Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
шесть цифр, показывающих силы и результирующий прогиб балки
Сравнение балки без предварительного напряжения (вверху) и балки из предварительно напряженного бетона (внизу) под нагрузкой:
1. Балка без предварительного напряжения без нагрузки
2. Балка без предварительного напряжения с нагрузкой
3. Перед затвердеванием бетона армированные бетоном стержни растягиваются
4. После бетон затвердевает, арматура прикладывает к бетону сжимающее напряжение
5. Предварительно напряженная балка без нагрузки
6. Предварительно напряженная балка с нагрузкой

Предварительно напряженный бетон - это форма бетона, используемая в строительстве. Он существенно «предварительно напряжен» ( сжимается ) во время производства таким образом, что усиливает его против растягивающих усилий, которые будут существовать во время эксплуатации. [1] [2] : 3–5 [3]

Это сжатие создается за счет натяжения высокопрочных «пучков», расположенных внутри или рядом с бетоном, и делается для улучшения эксплуатационных характеристик бетона. [4] Сухожилия могут состоять из одинарных проволок , многопроволочных жил или стержней с резьбой, которые чаще всего изготавливаются из высокопрочной стали , углеродного волокна или арамидного волокна . [1] : 52–59 Суть предварительно напряженного бетона заключается в том, что после приложения начального сжатия полученный материал имеет характеристики высокопрочного бетона при воздействии любых последующих сил сжатия.и из пластичной высокопрочной стали, подверженной действию сил растяжения . Во многих ситуациях это может привести к улучшенной конструкционной способности и / или удобству обслуживания по сравнению с обычным железобетоном . [5] [2] : 6 В предварительно напряженном железобетонном элементе внутренние напряжения вводятся запланированным образом, так что напряжения, возникающие в результате наложенных нагрузок, нейтрализуются в желаемой степени.

Предварительно напряженный бетон используется в широком спектре строительных и гражданских конструкций, где его улучшенные характеристики могут обеспечить более длинные пролеты , меньшую толщину конструкции и экономию материалов по сравнению с простым железобетоном . Типичные области применения включают высотные здания , жилые плиты, системы фундаментов , конструкции мостов и плотин , силосы и резервуары , промышленные тротуары и конструкции ядерной защиты . [6]

Предварительно напряженный бетон, впервые использованный в конце девятнадцатого века [1], вышел за рамки предварительного напряжения и стал включать последующее напряжение , которое происходит после заливки бетона. Системы натяжения могут быть классифицированы как одноручьевые , где каждая прядь или проволока арматуры напряжена индивидуально, или многопроволочные , когда все жилы или проволоки в жгуте подвергаются нагрузке одновременно. [5] Сухожилия могут располагаться как внутри бетонного объема (внутреннее предварительное напряжение), так и полностью снаружи.из него (внешнее предварительное напряжение). В то время как в предварительно напряженном бетоне используются арматуры, непосредственно связанные с бетоном, в бетоне с последующим напряжением могут использоваться либо связанные, либо несвязанные арматуры.

Предварительно напряженный бетон [ править ]

Процесс предварительного натяжения

Предварительно напряженный бетон - это вариант предварительно напряженного бетона, в котором арматура растягивается перед заливкой бетона. [1] : 25 Бетон сцепляется с арматурой по мере его отверждения , после чего анкеровка концов арматуры снимается, и силы растяжения сухожилия передаются на бетон в виде сжатия за счет трения покоя . [5] : 7

Предварительно натянутая балка моста в сборном железобетонном полотне с выходом однорядных арматурных элементов через опалубку.

Предварительное натяжение - это распространенный метод заводского изготовления , при котором конечный бетонный элемент изготавливается удаленно из места окончательной конструкции и транспортируется на площадку после затвердевания. Для этого требуются прочные, устойчивые точки анкерного крепления, между которыми растягиваются сухожилия. Эти анкерные крепления образуют концы «станины для литья», которая может во много раз превышать длину изготавливаемого бетонного элемента. Это позволяет строить несколько элементов непрерывно за одну операцию предварительного натяжения, что позволяет добиться значительных преимуществ в производительности и экономии на масштабе. [5] [7]

Степень сцепления (или адгезии ), достижимая между только что схватившимся бетоном и поверхностью арматуры, имеет решающее значение для процесса предварительного натяжения, так как она определяет, когда фиксации арматуры могут быть безопасно освобождены. Более высокая прочность сцепления в бетоне раннего возраста ускорит производство и сделает производство более экономичным. Для этого предварительно натянутые жилы обычно состоят из отдельных одиночных проводов или жил, что обеспечивает большую площадь поверхности для соединения, чем жила в пучках. [5]

Укладка предварительно натянутой полой доски

В отличие от арматурного бетона (см. Ниже), арматура предварительно напряженных бетонных элементов обычно образует прямые линии между концевыми анкерами. Если требуются «профилированные» или «гофрированные» сухожилия [8] , между концами сухожилия расположены один или несколько промежуточных отклоняющих элементов, чтобы удерживать сухожилие с желаемым нелинейным выравниванием во время натяжения. [1] : 68–73 [5] : 11 Такие отклонители обычно действуют против значительных сил и, следовательно, требуют прочной системы фундамента с литой станиной. Прямые арматуры обычно используются в «линейных» сборных элементах, таких как мелкие балки, пустотные доски и плиты; тогда как профилированные арматуры чаще встречаются в более глубоких сборных балках и балках мостов.

Предварительно напряженный бетон чаще всего используется для изготовления конструкционных балок , плит перекрытия , пустотных досок , балконов , перемычек , забивных свай , резервуаров для воды и бетонных труб .

Бетон с последующим натяжением [ править ]

Усилия на пост-напряженный бетон с профилированным (изогнутым) стержнем
Фиксация сухожилия после растяжения; видны четырехкомпонентные "стопорные" клинья, удерживающие каждую прядь

Пост-напряженный бетон - это вариант предварительно напряженного бетона, в котором арматура растягивается после заливки окружающей бетонной конструкции. [1] : 25

Арматура не находится в прямом контакте с бетоном, а заключена в защитную гильзу или канал, который либо заливается в бетонную конструкцию, либо размещается рядом с ней. На каждом конце арматуры есть анкерная сборка, прочно прикрепленная к окружающему бетону. После заливки и схватывания бетона арматура натягивается («нагружается»), протягивая концы арматуры через анкерные крепления, прижимая ее к бетону. Большие силы, необходимые для натяжения арматуры, приводят к значительному постоянному сжатию, приложенному к бетону, когда арматура «заблокирована» в анкерном креплении. [1] : 25 [5] : 7Метод фиксации концов сухожилий в анкеровке зависит от состава сухожилий, при этом наиболее распространенными системами являются анкеровка с круглой головкой (для проволочных жил), анкеровка с разрезным клином (для проволочных жил) и резьбовое крепление ( для стержней стержня). [1] : 79–84

Строящийся уравновешенно-консольный мост. Каждый добавленный сегмент поддерживается пост-натянутыми сухожилиями.

Системы герметизации сухожилий изготавливаются из пластика или оцинкованной стали и делятся на два основных типа: те, в которых элемент арматуры впоследствии связывается с окружающим бетоном путем внутренней заливки раствора в воздуховод после напряжения ( связанное пост-натяжение); и те , где элемент сухожилия постоянно де связаны с окружающим бетона, как правило , с помощью смазанной оболочки над прядями сухожильных ( несвязанное после натяжения). [1] : 26 [5] : 10

Заливка воздуховодов / гильз в бетон до того, как произойдет какое-либо натяжение, позволяет легко «профилировать» их до любой желаемой формы, включая включение вертикальной и / или горизонтальной кривизны . Когда арматура натянута, это профилирование приводит к тому, что на затвердевший бетон передаются силы реакции , и их можно выгодно использовать для противодействия любым нагрузкам, впоследствии прикладываемым к конструкции. [2] : 5–6 [5] : 48 : 9–10

Связанное пост-натяжение [ править ]

Многожильный анкер для пост-натяжения

При последующем натяжении связки арматуры прочно соединяются с окружающим бетоном за счет заливки на месте герметизирующего воздуховода (после натяжения арматуры). Эта затирка выполняется для трех основных целей: для защиты жилы от коррозии ; для постоянного «закрепления» предварительного натяжения сухожилия, тем самым устраняя долгосрочную зависимость от систем концевого анкерного крепления; и для улучшения определенных структурных характеристик окончательной бетонной конструкции. [9]

Связанное пост-натяжение обычно использует связки, каждая из которых состоит из пучков элементов (например, прядей или проводов), размещенных внутри одного канала связки , за исключением стержней, которые в основном используются в разобранном виде. Такое объединение обеспечивает более эффективные процессы установки арматуры и затирки, поскольку для каждой полной арматуры требуется только один комплект концевых анкеров и одна операция заливки. Воздуховоды изготавливаются из прочного и устойчивого к коррозии материала, такого как пластик (например, полиэтилен ) или оцинкованная сталь, и могут быть круглыми или прямоугольными / овальными в поперечном сечении. [2] : 7 Размеры используемых сухожилий в значительной степени зависят от области применения, начиная от строительстваработает, как правило, с использованием от 2 до 6 нитей на сухожилие, для специализированных работ плотины с использованием до 91 нити на сухожилие.

Изготовление склеенных арматурных элементов обычно осуществляется на месте, начиная с установки концевых анкеров на опалубку , размещения воздуховодов из арматуры на требуемых профилях кривизны и протягивания (или продевания) жил или проводов через воздуховоды. После бетонирования и натяжения воздуховоды заливаются раствором под давлением, а концы напряжений арматуры герметизируются от коррозии . [5] : 2

Несвязанное пост-натяжение [ править ]

Пост-натяжение несвязанных плит. (Вверху) Видны установленные пряди и краевые анкеры, а также предварительно изготовленные спиральные пряди для следующей заливки. (Внизу) вид с торца плиты после зачистки форм, показывающий отдельные пряди и углубления для анкерных напряжений.

Незакрепленное пост-натяжение отличается от связанного пост-натяжения тем, что дает сухожилиям постоянную свободу продольного движения относительно бетона. Чаще всего это достигается заключением каждого отдельного элемента связки в пластиковую оболочку, заполненную антикоррозийной смазкой , обычно на основе лития . Крепления на каждом конце сухожилия передают усилие натяжения на бетон и необходимы для надежного выполнения этой роли в течение всего срока службы конструкции. [9] : 1

Незакрепленное пост-натяжение может принимать форму:

  • Отдельные стренги, помещенные непосредственно в бетонную конструкцию (например, здания, плиты грунта), или
  • Связанные пряди, индивидуально смазанные и покрытые оболочкой, образующие единую жилу внутри герметизирующего канала, который помещается либо внутри, либо рядом с бетоном (например, регулируемые анкеры, внешнее последующее натяжение)

Для отдельных прядей жилы не используются дополнительные воздуховоды, и операция заливки цементным раствором после напряжения не требуется, в отличие от связанного после натяжения. Постоянная защита прядей от коррозии обеспечивается комбинированными слоями смазки, пластиковой оболочки и окружающего бетона. Там, где пряди объединяются в одну несвязанную жилу, используется охватывающий канал из пластика или оцинкованной стали, а его внутренние свободные пространства заделываются после напряжения. Таким образом обеспечивается дополнительная защита от коррозии за счет смазки, пластиковой оболочки, раствора, внешней оболочки и окружающих бетонных слоев. [9] : 1

Жилы с индивидуальной смазкой и обшивкой обычно изготавливаются вне строительной площадки с помощью процесса экструзии . Стальная нить без покрытия подается в камеру для смазки, а затем проходит в экструзионную установку, где расплавленный пластик образует сплошное внешнее покрытие. Готовые пряди могут быть отрезаны по длине и снабжены «тупиковыми» анкерными узлами в соответствии с требованиями проекта.

Сравнение склеенного и несвязанного пост-натяжения [ править ]

Как связанные, так и несвязанные технологии пост-натяжения широко используются во всем мире, и выбор системы часто продиктован региональными предпочтениями, опытом подрядчика или наличием альтернативных систем. Любой из них способен создавать прочные конструкции, соответствующие нормам, отвечающие требованиям проектировщика по прочности и удобству эксплуатации. [9] : 2

Преимущества, которые может дать связанное пост-натяжение по сравнению с несвязанными системами:

  • Снижение зависимости от целостности концевых анкеров.
    После натяжения и заливки связующие арматуры соединяются с окружающим бетоном по всей своей длине с помощью высокопрочного раствора . После затвердевания этот раствор может передать всю силу натяжения сухожилия на бетон на очень коротком расстоянии (примерно 1 метр). В результате любое непреднамеренное отрывание сухожилия или отказ концевого крепления оказывает лишь очень локальное влияние на работу сухожилия и почти никогда не приводит к отрыву сухожилия от крепления. [2] : 18 [9] : 7
  • Повышенный предел прочности при изгибе
    При связанном последующем натяжении любой изгиб конструкции напрямую сопротивляется деформациям сухожилий в том же месте (т. Е. Перераспределения деформации не происходит). Это приводит к значительно более высоким деформациям при растяжении в сухожилиях, чем если бы они не были связаны, что позволяет реализовать их полный предел текучести и обеспечивает более высокую предельную нагрузочную способность. [2] : 16–17 [5] : 10
  • Улучшенный контроль трещин
    При наличии трещин в бетоне связанные арматуры реагируют так же, как и обычная арматура (арматура). С арматурой, прикрепленной к бетону с каждой стороны трещины, обеспечивается большее сопротивление расширению трещины, чем с несвязанными арматурами, что позволяет во многих нормах проектирования указывать пониженные требования к армированию для связанного последующего натяжения. [9] : 4 [10] : 1
  • Улучшенные огнестойкие характеристики
    Отсутствие перераспределения деформации в соединенных связях может ограничить влияние любого локализованного перегрева на всю конструкцию. В результате склеенные конструкции могут демонстрировать более высокую способность противостоять условиям огня, чем несвязанные. [11]

Преимущества несвязанного пост-натяжения по сравнению со связанными системами:

  • Возможность заводской
    сборки Несвязанные арматуры можно легко предварительно изготовить за пределами строительной площадки вместе с концевыми анкерными креплениями, что способствует более быстрой установке во время строительства. Для этого процесса изготовления может потребоваться дополнительное время .
  • Повышение производительности на стройплощадке
    Исключение процесса затирки цементного раствора после напряжений, необходимого для клееных конструкций, повышает производительность труда на объекте при несвязанном последующем натяжении. [9] : 5
  • Повышенная гибкость установки
    Несвязанные одножильные жгуты обладают большей гибкостью в обращении, чем соединенные воздуховоды во время установки, что дает им больше возможностей отклоняться в обход рабочих проходов или препятствий. [9] : 5
  • Уменьшение бетонного покрытия
    Несвязанные арматуры могут позволить некоторое уменьшение толщины бетонных элементов, поскольку их меньший размер и повышенная защита от коррозии могут позволить разместить их ближе к бетонной поверхности. [2] : 8
  • Более простая замена и / или регулировка
    Будучи прочно изолированными от бетона, несвязанные арматуры могут быть легко сняты с напряжений, повторно напряжены и / или заменены в случае их повреждения или необходимости изменения уровней силы в процессе эксплуатации. [9] : 6
  • Превосходная перегрузочная способность
    Несмотря на меньшую предельную прочность, чем у связанных сухожилий, способность несвязанных сухожилий перераспределять деформации по всей своей длине может дать им превосходную пластичность перед схлопыванием . В крайних случаях несвязанные сухожилия могут прибегать к действию цепного типа вместо чистого изгиба, что приводит к значительно большей деформации до разрушения конструкции. [12]

Прочность сухожилий и защита от коррозии [ править ]

Долговечность - важное требование для предварительно напряженного бетона, учитывая его широкое применение. Исследования долговечности предварительно напряженных конструкций в процессе эксплуатации проводились с 1960-х годов [13], а антикоррозионные технологии защиты сухожилий постоянно совершенствовались с момента разработки самых первых систем. [14]

Долговечность предварительно напряженного бетона в основном определяется уровнем защиты от коррозии, обеспечиваемой любым высокопрочным стальным элементам в предварительно напряженных арматурах. Также критически важна защита, обеспечиваемая сборкам концевых анкеров несвязанных арматурных стержней или систем тросовых опор, поскольку анкерные крепления обоих из них требуются для удержания усилий предварительного напряжения. Отказ любого из этих компонентов может привести к высвобождению сил предварительного напряжения или физическому разрыву напряженных сухожилий.

Современные системы предварительного напряжения обеспечивают долгий срок службы за счет решения следующих задач:

  • Затирка сухожилий (скрепленные сухожилия)
    Связанные сухожилия состоят из пучков прядей, помещенных в каналы, расположенные в окружающем бетоне. Чтобы обеспечить полную защиту связанных прядей, каналы должны быть заполнены под давлением антикоррозийным раствором, не оставляя пустот после натяжения прядей.
  • Покрытие сухожилий (несвязанные жилы)
    Несвязанные жилы представляют собой отдельные жилы, покрытые антикоррозийной смазкой или воском и снабженные прочной муфтой или оболочкой на пластиковой основе по всей длине. Гильза должна быть неповрежденной по всей длине арматуры, и она должна полностью входить в анкерные фитинги на каждом конце арматуры.
  • Двухслойная изоляция В
    арматуре с предварительным напряжением, требующей постоянного контроля и / или регулировки усилия, например, анкерных тросов и анкеров с возможностью повторного напряжения, обычно используется двухслойная защита от коррозии. Такие жилы состоят из отдельных жил, покрытых консистентной смазкой и втулки, собранных в пучок жил и помещенных внутрь герметичного полиэтиленового внешнего трубопровода. Оставшееся пустое пространство внутри воздуховода заполняется раствором под давлением, обеспечивая многослойную барьерную систему полиэтилен-раствор-пластик-жир для защиты каждой пряди.
  • Защита
    анкеровки Во всех установках с последующим натяжением защита концевых анкеров от коррозии важна, особенно для несвязанных систем.

Ниже перечислены несколько событий, связанных с долговечностью:

  • Мост Инис-и-Гвас, Западный Гламорган, Уэльс, 1985 г.
    Однопролетная сборно-сегментная конструкция, построенная в 1953 г. с продольным и поперечным последующим натяжением. Коррозия поразила недостаточно защищенные сухожилия, где они пересекали стыки на месте между сегментами, что привело к внезапному разрушению. [14] : 40
  • Мост через реку Шельда, Мелле, Бельгия, 1991 г.
    Трехпролетная предварительно напряженная консольная конструкция, построенная в 1950-х годах. Неадекватное бетонное покрытие боковых опор привело к коррозии анкерного кабеля , что привело к прогрессирующему разрушению основного пролета моста и гибели одного человека. [15]
  • Агентство автомобильных дорог Великобритании , 1992 г.
    После обнаружения коррозии сухожилий на нескольких мостах в Англии Управление автомобильных дорог объявило мораторий на строительство новых мостов с внутренним цементным раствором и приступило к осуществлению пятилетней программы инспекций существующего моста с последующим натяжением. акции. Мораторий был отменен в 1996 году. [16] [17]
  • Пешеходный мост, Charlotte Motor Speedway , Северная Каролина, США, 2000 г.
    Многопролетная конструкция из стали и бетона, построенная в 1995 г. Для ускорения строительства в цементный раствор был добавлен неразрешенный химикат , что привело к коррозии предварительно напряженных прядей и внезапному разрушению один пролет, травмировав многих зрителей. [18]
  • Хаммерсмит эстакада Лондон, Англия, 2011
    Шестнадцатипролетная предварительно напряженная конструкция, построенная в 1961 году. В некоторых предварительно напряженных сухожилиях была обнаружена коррозия из -за солей против обледенения дороги , что потребовало первоначального закрытия дороги, пока были проведены дополнительные исследования. Последующий ремонт и усиление с использованием внешнего дополнительного напряжения были выполнены и завершены в 2015 году. [19] [20]
  • Виадук Петрулла, Сицилия, Италия, 2014 г.
    Один пролет виадука обрушился 7 июля из-за коррозии арматуры после натяжения.
  • Обрушение моста в Генуе , 2018. Понте Моранди был вантовым мостом, характеризовавшимся предварительно напряженной бетонной конструкцией для опор, пилонов и настила, очень небольшим количеством опор, всего по две на пролет, и гибридной системой для опор, построенных из стали. кабели с залитыми оболочками из предварительно напряженного бетона. Бетон подвергался предварительному напряжению только до 10 МПа, в результате чего он был склонен к образованию трещин и проникновению воды, что вызвало коррозию закладной стали.
  • Въездные эстакады на Черчилль-Уэй, Ливерпуль , Англия
    Въездные эстакады были закрыты в сентябре 2018 года после того, как инспекции выявили некачественный бетон, коррозию сухожилий и признаки разрушения конструкции. Снос запланирован на 2019 год. [21]

Приложения [ править ]

Предварительно напряженный бетон - это очень универсальный строительный материал, поскольку он представляет собой почти идеальное сочетание двух его основных составляющих: высокопрочной стали, предварительно растянутой, что позволяет легко реализовать ее полную прочность; и современный бетон, предварительно сжатый для минимизации растрескивания под действием растягивающих усилий. [1] : 12 Его широкий спектр применения отражается в его включении в основные нормы проектирования, охватывающие большинство областей строительного и гражданского строительства, включая здания, мосты, плотины, фундаменты, тротуары, сваи, стадионы, силосы и резервуары. [6]

Строительные конструкции [ править ]

Строительные конструкции обычно должны удовлетворять широкому спектру структурных, эстетических и экономических требований. Среди них наиболее важными являются: минимальное количество (интрузивных) поддерживающих стен или колонн; малая толщина (глубина) конструкции, позволяющая разместить служебные помещения или дополнительные этажи в многоэтажном строительстве; быстрые циклы строительства, особенно многоэтажных домов; и низкая стоимость единицы площади, чтобы максимизировать рентабельность инвестиций владельца здания.

Предварительное напряжение бетона позволяет вводить в конструкцию «уравновешивающие» силы для противодействия нагрузкам в процессе эксплуатации. Это дает много преимуществ строительным конструкциям:

  • Более длинные пролеты при той же глубине конструкции.
    Балансировка нагрузки приводит к меньшим прогибам при эксплуатации, что позволяет увеличивать пролеты (и уменьшать количество опор) без увеличения глубины конструкции.
  • Уменьшенная толщина конструкции
    Для данного пролета меньшие прогибы при эксплуатации позволяют использовать более тонкие структурные секции, что, в свою очередь, приводит к меньшей высоте от этажа до этажа или большему пространству для обслуживания здания.
  • Более быстрое время демонтажа.
    Обычно строительные элементы из предварительно напряженного бетона полностью нагружаются и становятся самонесущими в течение пяти дней. На этом этапе они могут демонтировать опалубку и повторно развернуть ее в следующей секции здания, что ускоряет «время цикла» строительства.
  • Снижение затрат на материалы
    Сочетание уменьшенной толщины конструкции, уменьшения количества обычного армирования и быстрого строительства часто приводит к тому, что предварительно напряженный бетон демонстрирует значительную экономическую выгоду в строительных конструкциях по сравнению с альтернативными конструкционными материалами.

Некоторые известные строительные конструкции, построенные из предварительно напряженного бетона, включают: Сиднейский оперный театр [22] и World Tower , Сидней; [23] Башня Сент-Джордж-Уорф , Лондон; [24] Си-Эн Тауэр , Торонто; [25] Круизный терминал Кай Так [26] и Центр международной торговли , Гонконг; [27] Ocean Heights 2 , Дубай; [28] Эврика Тауэр , Мельбурн; [29] Torre Espacio , Мадрид; [30] Башня Гуоко (Центр Танджонг Пагар), Сингапур; [31] Международный аэропорт Загреба , Хорватия;[32] и Capital Gate , Абу-Даби, ОАЭ. [33]

  • Башня ICC , Гонконг
    484 м 2010 г.

  • Башня Гуоко, Сингапур
    290 м 2016

  • Сиднейский оперный театр
    1973

  • Терминал Кай Так
    Гонконг 2013

  • World Tower , Сидней
    230 м 2004 г.

  • Ocean Heights 2 , Дубай
    335 м 2016

  • Эврика Тауэр , Мельбурн
    297 м 2006 г.

  • Torre Espacio , Мадрид
    230 м 2008

  • Capital Gate , Абу-Даби,
    наклон 18 °, 2010 г.

Гражданские сооружения [ править ]

Мосты [ править ]

Бетон - самый популярный конструкционный материал для мостов, и часто применяется предварительно напряженный бетон. [34] [35] При исследовании в 1940-х годах для использования на мостах для тяжелых условий эксплуатации, преимущества этого типа моста по сравнению с более традиционными конструкциями заключались в том, что он быстрее устанавливается, более экономичен и долговечен, а мост менее подвижен. . [36] [37] Одним из первых мостов, построенных таким образом, является Виадук Адама , железнодорожный мост, построенный в 1946 году в Великобритании . [38] К 1960-м годам предварительно напряженный бетон в значительной степени вытеснил железобетонные мосты в Великобритании, причем коробчатые балки были доминирующей формой. [39]

В короткопролетных мостах от 10 до 40 метров (от 30 до 130 футов) предварительное напряжение обычно используется в виде предварительно напряженных железобетонных балок или досок. [40] В сооружениях средней длины от 40 до 200 метров (от 150 до 650 футов) обычно используются сборно-сегментные конструкции, уравновешенные консольные конструкции на месте и конструкции с постепенным запуском . [41] Для самых длинных мостов конструкции настила из предварительно напряженного бетона часто являются неотъемлемой частью вантовых конструкций . [42]

Плотины [ править ]

Бетонные плотины использовали предварительное напряжение для противодействия поднятию и повышения их общей устойчивости с середины 1930-х годов. [43] [44] Предварительное напряжение также часто модернизируется как часть работ по восстановлению плотины, например, для структурного усиления или при повышении высоты гребня или водосброса. [45] [46]

Чаще всего предварительное напряжение плотины принимает форму анкеров с последующим натяжением, просверленных в бетонной конструкции плотины и / или в нижележащих породах породы. Такие анкеры обычно состоят из пучков высокопрочных стальных прядей или отдельных стержней с резьбой. Сухожилия цементируются в бетоне или скале на их дальнем (внутреннем) конце и имеют значительную «отсоединенную» свободную длину на их внешнем конце, что позволяет сухожилиям растягиваться во время натяжения. Сухожилия могут быть прикреплены по всей длине к окружающему бетону или горной породе после растяжения или (чаще) иметь пряди, постоянно заключенные в антикоррозионную консистентную смазку по всей свободной длине, чтобы обеспечить длительный мониторинг нагрузки и возможность повторного напряжения. [47]

Силосы и резервуары [ править ]

Круглые конструкции для хранения, такие как силосы и резервуары, могут использовать силы предварительного напряжения для непосредственного сопротивления внешнему давлению, создаваемому хранимыми жидкостями или сыпучими материалами. Горизонтально изогнутые стержни устанавливаются внутри бетонной стены, образуя серию обручей, расположенных вертикально вверх по конструкции. При растяжении эти сухожилия оказывают на конструкцию как осевые (сжимающие), так и радиальные (направленные внутрь) силы, которые могут непосредственно противодействовать последующим накопительным нагрузкам. Если величина предварительного напряжения рассчитана так, чтобы всегда превышать растягивающие напряжения, создаваемые нагрузками, в бетоне стены будет существовать постоянное остаточное сжатие, помогающее поддерживать водонепроницаемую структуру без трещин. [48] [49] [50] : 61

Структуры ядерной защиты и защиты от взрыва [ править ]

Предварительно напряженный бетон зарекомендовал себя как надежный строительный материал для защитных конструкций высокого давления, таких как корпуса ядерных реакторов и защитные сооружения, а также защитные стены нефтехимических резервуаров. Использование предварительного напряжения для приведения таких конструкций в начальное состояние двухосного или трехосного сжатия увеличивает их сопротивление растрескиванию и утечке бетона, обеспечивая при этом надежную, избыточную и контролируемую систему удержания давления. [51] [52] [53] : 585–594

Ядерный реактор и защитная оболочка обычно используют отдельные наборы пост-натянутых жил, изогнутых горизонтально или вертикально, чтобы полностью охватывать активную зону реактора. В стенках защиты от взрыва, например в резервуарах для сжиженного природного газа (СПГ), обычно используются слои изогнутых по горизонтали арматурных стержней для сдерживания в сочетании с вертикально изогнутыми стержнями для предварительного напряжения осевой стенки.

Твердые опоры и тротуары [ править ]

Тяжелонагруженные бетонные плиты основания и тротуары могут быть чувствительны к растрескиванию и последующему износу из-за дорожного движения. В результате предварительно напряженный бетон регулярно используется в таких конструкциях, поскольку его предварительное сжатие обеспечивает бетону способность противостоять вызывающим трещины растягивающим напряжениям, возникающим при нагрузке в процессе эксплуатации. Эта трещиностойкость также позволяет изготавливать отдельные секции плиты с большей заливкой, чем для обычного железобетона, что приводит к более широким зазорам между стыками, снижению затрат на стыки и меньшим проблемам с долгосрочным обслуживанием стыков. [53] : 594–598 [54] Также были успешно проведены начальные работы по использованию предварительно напряженного железобетона для дорожных покрытий, где скорость и качество строительства были отмечены как благоприятные для этого метода. [55]

Некоторые известные строительные конструкции, построенные с использованием предварительно напряженного бетона, включают: мост Gateway Bridge , Брисбен, Австралия; [56] Мост Инчхон , Южная Корея; [57] плотина Росейрес , Судан; [58] Дамба Ванапум , Вашингтон, США; [59] Цистерны СПГ , Саут-Хук, Уэльс; Цементные силосы , Бревик, Норвегия; Мост автобана A73 , долина Иц, Германия; Останкинская башня , Москва, Россия; Си-Эн Тауэр , Торонто, Канада; и ядерный реактор Рингхалс, Видебергсхамн, Швеция. [51] : 37

  • Gateway Bridge
    Брисбен, Ост.

  • Инчхонский мост
    Южная Корея

  • Автобан A73
    Itz Valley, Германия

  • Останкинская башня
    Москва, Россия

  • Си-Эн Тауэр
    Торонто, Канада

  • Norcem Silos
    Brevik, Норвегия

  • Плотина Розейрес
    Ад Дамазин, Судан

  • Wanapum Dam
    Вашингтон, США

  • Резервуары СПГ
    Саут-Хук, Уэльс

  • Атомная станция Рингхальс
    Видебергсхамн, Швеция

Дизайнерские агентства и правила [ править ]

Во всем мире существует множество профессиональных организаций, которые продвигают передовой опыт проектирования и строительства предварительно напряженных бетонных конструкций. В Соединенных Штатах к таким организациям относятся Институт пост-натяжения (PTI) и Институт сборного / предварительно напряженного бетона (PCI). [60] Подобные органы включают Канадский институт сборного железобетона / предварительно напряженного бетона (CPCI), [61] Британскую ассоциацию по пост-натяжению, [62] Австралийский институт пост-натяжения [63] и Южноафриканскую ассоциацию по пост-натяжению. [64] В Европе есть аналогичные национальные ассоциации и учреждения.

Важно отметить, что эти организации не являются органами строительных норм или стандартов, а существуют, скорее, для содействия пониманию и развитию предварительно напряженного бетонного дизайна, кодексов и передовых методов.

Правила и требования к детализации арматуры и предварительно напряженных арматурных элементов определяются отдельными национальными нормами и стандартами, такими как:

  • Европейский стандарт EN 1992-2: 2005 - Еврокод 2: Проектирование бетонных конструкций;
  • Стандарт США ACI318 : Требования Строительных норм для железобетона; и
  • Австралийский стандарт AS 3600-2009: Бетонные конструкции.

См. Также [ править ]

  • Коробчатый балочный мост
  • Вантовый мост
  • Конкретный
  • Бетонная плита
  • Dyckerhoff & Widmann AG (Дивадаг)
  • Эжен Фрейсине
  • Словарь терминов по предварительно напряженному бетону
  • Пустотная плита
  • Сборный бетон
  • Предварительно напряженная конструкция
  • Свойства бетона
  • Железобетон
  • Арматурный стержень
  • Сегментный мост

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j Lin, TY; Бернс, Нед Х. (1981). Проектирование предварительно напряженных бетонных конструкций (Третье изд.). Нью-Йорк, США: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-01898-8.
  2. ^ a b c d e f g Международная федерация бетона (февраль 2005 г.). Бюллетень fib 31: Пост-натяжение в зданиях (PDF) . FIB. ISBN  978-2-88394-071-0. Проверено 26 августа +2016 .
  3. ^ Американский институт бетона. «CT-13: Конкретная терминология ACI» . Американский институт бетона . Фармингтон-Хиллз, Мичиган США: ACI . Проверено 25 августа +2016 . Бетон с последующим напряжением - это «конструкционный бетон, в который были введены внутренние напряжения для снижения потенциальных растягивающих напряжений в бетоне, возникающих в результате нагрузок».
  4. ^ Уорнер, РФ; Rangan, BV; Hall, AS; Фолкс, К.А. (1988). Бетонные конструкции . Южный Мельбурн, Австралия: Эддисон Уэлсли Лонгман. С. 8–19. ISBN 0-582-80247-4.
  5. ^ Б с д е е г ч я J K Уорнер, РФ; Фолкс, К.А. (1988). Предварительно напряженный бетон (2-е изд.). Мельбурн, Австралия: Лонгман Чешир. С. 1–13. ISBN 0-582-71225-4.
  6. ^ a b Институт пост-натяжения (2006). Руководство по пост-натяжению (6-е изд.). Феникс, Аризона США: PTI. стр.  5 -54. ISBN 0-9778752-0-2.
  7. ^ Tokyo Rope Mfg Co Ltd. "Руководство по предварительному натяжению CFCC" (PDF) . MaineDOT . Дата обращения 19 августа 2016 .
  8. ^ "Сухожилия, имеющие одно или несколько отклонений от прямой линии по вертикали или горизонтали между концами конструкции"
  9. ^ a b c d e f g h i Аалами, Биджан О. (5 сентября 1994 г.). «Несвязанные и клееные системы пост-натяжения в строительстве» (PDF) . Технические примечания PTI . Феникс, Аризона, США: Институт пост-напряжения (5) . Проверено 23 августа 2016 года .
  10. ^ Aalami, Bijan О. (февраль 2001). "Неперепрессованная арматура в конструкциях пост-напряженных зданий" (PDF) . Техническая публикация ADAPT (P2-01) . Проверено 25 августа +2016 .
  11. ^ Бейли, Колин G .; Эллободи, Эхаб (2009). «Сравнение несвязанных и связанных пост-напряженных бетонных плит в условиях пожара» . Инженер-строитель . 87 (19) . Проверено 22 августа +2016 .
  12. ^ Бонди, Кеннет Б. (декабрь 2012). «Двусторонние плиты с последующим натяжением со связанными арматурами» (PDF) . Журнал ПТИ . США: Институт пост-напряжения. 8 (2): 44 . Проверено 25 августа +2016 .
  13. ^ Сциллард, Рудольф (октябрь 1969). «Исследование долговечности предварительно напряженных бетонных конструкций» (PDF) . Журнал PCI : 62–73 . Проверено 7 сентября 2016 года .
  14. ^ a b Подольный, Вальтер (сентябрь 1992 г.). «Коррозия предварительно напряженных сталей и ее смягчение» (PDF) . Журнал PCI . 37 (5): 34–55. DOI : 10.15554 / pcij.09011992.34.55 . Проверено 7 сентября 2016 года .
  15. ↑ Де Шуттер, Герт (10 мая 2012 г.). Повреждение бетонных конструкций . CRC Press. С. 31–33. ISBN 9780415603881. Проверено 7 сентября 2016 года .
  16. ^ Ryall, МДж; Woodward, R .; Милн, Д. (2000). Управление мостом 4: Осмотр, техническое обслуживание, оценка и ремонт . Лондон: Томас Телфорд. С. 170–173. ISBN 9780727728548. Проверено 7 сентября 2016 года .
  17. ^ ЗАБОТАЕТ. «Системы пост-натяжения» . www.ukcares.com . ЗАБОТА . Проверено 7 сентября 2016 года .
  18. ^ NACE. "Провалы Corrosdion: Обрушение Моста Мотор Спидвей Лоу" . www.nace.org . КДЕС. Архивировано из оригинального 24 сентября 2016 года . Проверено 7 сентября 2016 года .
  19. ↑ Эд Дэйви и Ребекка Кафе (3 декабря 2012 г.). «Отчет TfL предупредил о риске обрушения эстакады Хаммерсмит» . BBC News, Лондон . Проверено 3 декабря 2012 года .
  20. ^ Фрейссине. "Продление жизни эстакады Хаммерсмит" . www.freyssinet.com . Фрейсине . Проверено 7 сентября 2016 года .
  21. ^ "Грэм, чтобы начать снос эстакады Ливерпуля в следующем месяце | Construction Enquirer" . www.constructionenquirer.com .
  22. ^ Австралийское общество истории инженерии и технологии. "Инженерная прогулка по Сиднейскому оперному театру" (PDF) . ashet.org.au . АШЕТ . Проверено 1 сентября 2016 года .
  23. ^ Мартин, Оуэн; Лал, Налеан. «Структурный проект 84-этажной башни мира в Сиднее» (PDF) . ctbuh.org . Совет по высотным зданиям и городской среде обитания . Проверено 1 сентября 2016 года .
  24. ^ "Башня, Уан Сент-Джордж Уорф, Лондон, Великобритания" . cclint.com . CCL . Проверено 1 сентября 2016 года .
  25. ^ Knoll, Франц; Проссер, М. Джон; Выдра, Джон (май – июнь 1976 г.). «Предварительное напряжение Си-Эн Тауэр» (PDF) . Журнал PCI . 21 (3): 84–111. DOI : 10.15554 / pcij.05011976.84.111 .
  26. ^ VSL. "Здание круизного терминала Кай Так - Гонконг" (PDF) . vslvietnam.com . VSL . Проверено 1 сентября 2016 года .
  27. ^ ARUP. «Центр международной торговли (ICC)» . www.arup.com . ARUP . Проверено 2 сентября 2016 года .
  28. ^ Инженерные консультанты CM. «Ocean Heights 2, Дубай, ОАЭ» . www.cmecs.co . CMECS . Проверено 1 сентября 2016 года .
  29. ^ Дизайн построения сети. "Эврика Тауэр, Мельбурн, Виктория, Австралия" . www.designbuild-network.com . Дизайн Строить Сеть . Проверено 1 сентября 2016 года .
  30. ^ Мартинес, Хулио; Гомес, Мигель (июль 2008 г.). "Torre Espacio. Строительная конструкция" . Hormigon y Acero . Мадрид, Испания. 59 (249): 19–43. ISSN 0439-5689 . Проверено 1 сентября 2016 года . 
  31. ^ Сеть BBR (2016). «Достижение неба» (PDF) . Connaect . 10 : 51 . Проверено 2 сентября 2016 года .
  32. ^ Сеть BBR (2016). «Ворота в Юго-Восточную Европу» (PDF) . Connaect . 10 : 37–41.
  33. ^ Скофилд, Джефф (2012). «Пример: Capital Gate, Абу-Даби» (PDF) . Журнал CTBUH (11) . Проверено 2 сентября 2016 года .
  34. Перейти ↑ Man-Chung, Tang (2007). «Эволюция мостовой технологии» (PDF) . Материалы симпозиума IABSE : 7 . Проверено 5 сентября 2016 года .
  35. ^ Хьюсон, Найджел Р. (2012). Мосты из предварительно напряженного бетона: проектирование и строительство . ЛЕД. ISBN 9780727741134. Проверено 2 сентября 2016 года .
  36. ^ RL M'ilmoyle (20 сентября 1947). «Предварительно напряженные бетонные мостовые балки проходят испытания в Англии» . Железнодорожный век . 123 . Издательство "Симмонс-Бордман". С. 54–58.
  37. ^ "История предварительно напряженного бетона в Великобритании" . Кембриджский университет . 2004. Архивировано из оригинального 25 августа 2018 года . Проверено 25 августа 2018 года .
  38. ^ Историческая Англия . «Адам Виадук (1061327)» . Список национального наследия Англии . Проверено 25 августа 2018 года .
  39. ^ "История бетонных мостов" . Группа разработки бетонных мостов . Проверено 25 августа 2018 года .
  40. ^ Основные дороги Западной Австралии. «Руководство по проектированию конструкций» (PDF) . www.mainroads.wa.gov.au . MRWA. С. 17–23 . Проверено 2 сентября 2016 года .
  41. ^ ЛаВиолетт, Mike (декабрь 2007). Методы строительства мостов с использованием поэтапного запуска (PDF) . ААШТО. п. Приложение.
  42. ↑ Леонхардт, Фриц (сентябрь 1987 г.). «Вантовые мосты из предварительно напряженного бетона» . Журнал PCI . 32 (5): 52–80. DOI : 10.15554 / pcij.09011987.52.80 . Архивировано из оригинального 16 сентября 2016 года . Проверено 7 сентября 2016 года .
  43. ^ Roemermann, AC (февраль 1965 г.). «Предварительно напряженные бетонные дамбы: 1936–1964» (PDF) . Журнал PCI . 10 : 76–88. DOI : 10.15554 / pcij.02011965.76.88 . Проверено 2 сентября 2016 года .
  44. ^ Браун, ET (февраль 2015 г.). «Горно-инженерный проект анкеров пост-натяжения для плотин - Обзор» . Журнал механики горных пород и инженерной геологии . 7 (1): 1–13. DOI : 10.1016 / j.jrmge.2014.08.001 .
  45. ^ Институт инженеров Австралии. «Плотина Катагунья, Тасмания» (PDF) . www.engineersaustralia.org.au . IEAust . Проверено 2 сентября 2016 года .
  46. ^ Сюй, Хайсюэ; Бенмокран, Брахим (1996). «Укрепление существующих бетонных дамб с помощью анкеров с последующим натяжением: обзор современного состояния» . Канадский журнал гражданского строительства . 23 (6): 1151–1171. DOI : 10.1139 / l96-925 . Проверено 2 сентября 2016 года .
  47. ↑ Кавилл, Брайан (20 марта 1997 г.). «Наземные анкеры с очень высокой пропускной способностью, используемые для укрепления бетонных гравитационных плотин». Материалы конференции . Лондон, Великобритания: Институт инженеров-строителей: 262.
  48. ^ Пристли, MJN (июль 1985). "Анализ и проектирование предварительно напряженных круглых бетонных резервуаров для хранения" (PDF) . Журнал PCI : 64–85. DOI : 10.15554 / pcij.07011985.64.85 . Проверено 5 сентября 2016 года .
  49. ↑ Гали, Амин (12 мая 2014 г.). Круглые задачи хранения и силосы (Третье изд.). CRC Press. С. 149–165. ISBN 9781466571044. Проверено 5 сентября 2016 года .
  50. ^ Гилберт, Род-Айленд; Миклборо, Северная Каролина; Ранзи, Г. (17 февраля 2016 г.). Расчет предварительно напряженного бетона по AS3600-2009 (Второе изд.). CRC Press. ISBN 9781466572775. Проверено 5 сентября 2016 года .
  51. ^ a b Bangash, MYH (2011). Конструкции для ядерных установок - анализ, проектирование и строительство . Лондон: Спрингер. С. 36–37. ISBN 978-3-642-12560-7. Проверено 5 сентября 2016 года .
  52. ^ Gerwick, Бен С. (13 февраля 1997). Строительство предварительно напряженных бетонных конструкций (Второе изд.). Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. С. 472–494. ISBN 0-471-53915-5. Проверено 5 сентября 2016 года .
  53. ^ a b Раджу, Кришна (1 декабря 2006 г.). Предварительно напряженный бетон (PDF) (Четвертое изд.). Нью-Дели: Тата Макгроу Хилл. ISBN  0-07-063444-0. Проверено 5 сентября 2016 года .
  54. ^ "Строительство пост-напряженных плит на уровне" . www.concreteconstruction.net . Бетонное строительство . Проверено 5 сентября 2016 года .
  55. ^ Мерритт, Дэвид; Роджерс, Ричард; Расмуссен, Роберт (март 2008 г.). Демонстрационный проект строительства сборного железобетонного покрытия на межштатной автомагистрали 57 возле Сикестона, штат Миссури (PDF) . Федеральное управление шоссейных дорог США DOT . Проверено 5 сентября 2016 года .
  56. ^ Коннолл, Джон; Уилер, Пол; Пау, Эндрю; Михов, Михо. «Проект главных пролетов моста Второго шлюза, Брисбен» (PDF) . www.cmnzl.co.nz . Проверено 2 сентября 2016 года .
  57. ^ ДИВИДАГ. «Мост Инчхон, Сеул, Южная Корея» . www.dywidag-systems.a . ДИВИДАГ . Проверено 2 сентября 2016 года .
  58. ^ "Удаленные проекты SRG" (PDF) . www.srglimited.com.au . SRG Limited. п. 10 . Проверено 6 сентября 2016 года .
  59. ^ Эберхардт, А .; Велтроп, Дж. А. (август 1965 г.). «Предварительно напряженные анкеры на 1300 тонн стабилизируют плотину» (PDF) . Журнал PCI . 10 (4): 18–43. DOI : 10.15554 / pcij.08011965.18.36 . Проверено 6 сентября 2016 года .
  60. ^ Институт сборного железобетона / предварительно напряженного бетона
  61. ^ Канадский институт сборного железобетона / предварительно напряженного бетона
  62. ^ Ассоциация пост-напряжения
  63. ^ Институт пост-натяжения Австралии
  64. ^ Южноафриканская ассоциация пост-напряженности

Внешние ссылки [ править ]

  • История предварительно напряженного бетона с 1930 по 1945 год: шаг к Европейскому союзу
  • Руководство по отбору проб, оценке и восстановлению дефектного раствора в предварительно напряженных бетонных каналах мостов после натяжения Федеральное управление автомобильных дорог
  • Исторические патенты и эволюция архитектурного строительства двадцатого века из армированного и предварительно напряженного бетона