Натяжение арматуры поочередно группами.

Во многих конструкциях не сразу всю арматуру натягивают на бетон, а поочередно отдельными группами, состоящими из пучков, витков непрерывной проволоки, прядей и т. п. При натяжении каждой последующей группы арматуры происходит деформация элемента и меняется напряженное состояние бетона и всей ранее натянутой арматуры. Точный учет изменения напряженного состояния ранее натянутой арматуры, особенно в предельной стадии, непосредственно предшествующей разрушению элемента, становится сложным из-за неопределенности распределения напряжения и деформаций по сечению элемента.

В целях упрощения расчета прочности элементов при поочередном напряжении арматуры отдельными группами .величину снижения (потерь) предварительного напряжения в арматуре можно определить по приближенной формуле.

Уменьшение величины потерь при натяжении арматуры поочередно, группами или витками обусловлено тем, что исчерпание прочности конструкции может наступить при осуществлении натяжения последней группы или витка арматуры, когда неупругие деформации обжимаемой зоны бетона достигнут своего предельного значения и не окажут влияния на снижение предварительного напряжения в арматуре последней группы (витка) площадью.

Предварительное натяжение арматуры на упоры и на бетон.

В практике производства предварительно напряженных железобетонных, конструкций и изделий находят применение два различных способа натяжения арматуры - на упоры (до бетонирования или - в - процессе бетонирования) и на бетон (после его отвердения).

При одинаковой величине создаваемого в арматуре усилия (напряжения) разный способ натяжения при прочих равных условиях вызывает различное по величине напряженное состояние конструкции. Это обусловлено неодинаковой величиной и разными условиями проявления потерь предварительного напряжения, а также тем, что величина создаваемого в напрягаемой арматуре - усилия достигается в одном случае при отсутствии деформаций обжатия бетона (при натяжении на упоры), в другом - при наличии деформации обжатия (при натяжении на бетон).

Это различие напряженного состояния конструкций при натяжении арматуры на упоры или на бетон должно обязательно учитываться при проектировании.

На выбор способа натяжения арматуры влияют многие условия: назначение конструкции, особенности ее работы под нагрузкой, величина потерь предварительного напряжения, состав арматурных работ, вид оборудования, применяемого для изготовления конструкций и, в частности, для осуществления предварительного напряжения, трудоемкость и стоимость арматуры в деле и др.

Из анализа и сопоставления технико-экономических показателей и практики изготовления и применения различных видов предварительно напряженных железобетонных конструкций вытекает следующее.

Создание предварительного напряжения

При проектировании сборных, монолитных и сборно-монолитных железобетонных конструкций большое значение имеет время создания предварительного напряжения: до затвердения бетона или после его затвердения.

Создание предварительного напряжения конструкций путем натяжения арматуры до затвердения бетона (т. е. до бетонирования) и с временной передачей усилия натяжения на упоры стенда, матрицы или бортовую оснастку формы сокращенно называется натяжением арматуры на упоры.

Создание предварительного напряжения конструкций путем натяжения арматуры после затвердения бетона (т. е. после бетонирования) и с передачей усилия натяжения непосредственно на затвердевший бетон конструкции, элемента, детали или изделия сокращенно называется натяжением арматуры на бетон.

В некоторых случаях при натяжении арматуры как на упоры, так и на бетон оказывается целесообразным повышать величину предварительного напряжения в пределах до 10% против заданной в проекте величины, т. е. производить «перетяжку» арматуры. Это делается с целью компенсации потерь предварительного напряжения, происходящих в арматуре за счет релаксации ее напряжений и других факторов.

При натяжении арматуры на бетон кроме «перетяжки» арматуры в ряде случаев производят повторное натяжение арматуры, предназначенное также для компенсации потерь предварительного напряжения. Эти потери интенсивно проявляются за период времени между первым и повторным натяжением арматуры.

Величина предварительного напряжения

Принятая малая величина предварительного напряжения арматуры в проводившихся опытах погашалась усадкой и ползучестью бетона, и опытные балки по своей работе мало отличались от таких же балок с ненапрягаемой арматурой. В результате неутешительных экспериментальных данных интерес к предварительному напряжению понизился.

Более широкое распространение и практическое применение предварительно напряженные железобетонные конструкции получили в конце 20-х и в начале 30-х годов текущего столетия после опубликования работ французского инженера Э. Фрейсине, который исследовал условия проявления усадки и ползучести бетона и применил в своих опытах арматуру повышенной прочности с увеличенным ее натяжением. При этом отмечалось, что предварительно напряженный железобетон представляет собой новый строительный материал, коренным образом отличающийся от обычного железобетона.

Наиболее заметное стремление считать предварительно напряженный железобетон каким-то новым строительным материалом с особыми свойствами проявилось после применения арматуры в виде высокопрочной неанкерованной проволоки малого диаметра порядка 1-2,5 мм, натягиваемой до 10 000 - 15 000 кг/см2. Железобетон с такой не анкерованной арматурой в виде отдельных струн, располагаемых рассредоточено в бетоне высокой прочности (400-600 кг/см2 и более), получил название струнобетон.

В последующие годы в отечественной и зарубежной строительной практике все более развивающиеся предварительно напряженные железобетонные конструкции завоевывают различные области применения. Для них используются новые виды арматуры и применяется усовершенствованная заводская технология изготовления при различной степени использования эффекта предварительного напряжения.