Предварительно напряженный бетон — это форма бетона , используемая в строительстве. Он существенно «предварительно напряжен» ( сжат ) во время производства, таким образом, что укрепляет его против растягивающих сил, которые будут существовать в процессе эксплуатации. [1] [2] : 3–5 [3] Он был запатентован Эженом Фрейссине в 1928 году. [4]
Это сжатие производится путем натяжения высокопрочных «сухожилий», расположенных внутри или рядом с бетоном, и делается для улучшения эксплуатационных характеристик бетона в процессе эксплуатации. [5] Сухожилия могут состоять из одиночных проволок , многопроволочных прядей или резьбовых стержней, которые чаще всего изготавливаются из высокопрочных сталей , углеродного волокна или арамидного волокна . [1] : 52–59 Суть предварительно напряженного бетона заключается в том, что после того, как было применено начальное сжатие, полученный материал имеет характеристики высокопрочного бетона при воздействии любых последующих сил сжатия и пластичной высокопрочной стали при воздействии сил растяжения . Это может привести к улучшению структурной несущей способности и/или эксплуатационной пригодности по сравнению с традиционно армированным бетоном во многих ситуациях. [6] [2] : 6 В предварительно напряженном бетонном элементе внутренние напряжения вводятся запланированным образом, так что напряжения, возникающие в результате приложенных нагрузок, противодействуются в желаемой степени.
Впервые использованный в конце девятнадцатого века, [1] предварительно напряженный бетон развился за пределы предварительного натяжения, включив в себя пост-натяжение, которое происходит после заливки бетона. Системы натяжения можно классифицировать как моножильные , где каждая прядь или проволока напрягаемой арматуры напрягается индивидуально, или многожильные , где все пряди или проволоки в напрягаемой арматуре напрягаются одновременно. [6] Напрягаемые арматуры могут располагаться либо внутри объема бетона (внутреннее предварительное напряжение), либо полностью за его пределами (внешнее предварительное напряжение). В то время как предварительно напряженный бетон использует напрягаемые арматуры, непосредственно связанные с бетоном, пост-напряженный бетон может использовать как связанные, так и несвязанные напрягаемые арматуры.
Предварительно напряженный бетон
Предварительно напряженный бетон — это разновидность предварительно напряженного бетона, в котором арматура натягивается до заливки бетона. [1] : 25 Бетон связывается с арматурой по мере затвердевания , после чего концевое крепление арматуры ослабляется, и силы натяжения арматуры передаются бетону в виде сжатия за счет статического трения . [6] : 7
Предварительное натяжение является распространенной технологией заводского изготовления , при которой полученный бетонный элемент изготавливается вне места расположения конечной конструкции и транспортируется на место после затвердевания. Для этого требуются прочные, стабильные точки крепления концов, между которыми натягиваются арматурные стержни. Эти крепления образуют концы «литейного ложа», длина которого может во много раз превышать длину изготавливаемого бетонного элемента. Это позволяет изготавливать несколько элементов встык за одну операцию предварительного натяжения, что позволяет добиться значительных преимуществ в производительности и экономии масштаба. [6] [8]
Количество сцепления (или адгезии ), достигаемое между свежезастывшим бетоном и поверхностью арматуры, имеет решающее значение для процесса предварительного натяжения, поскольку оно определяет, когда крепления арматуры могут быть безопасно освобождены. Более высокая прочность сцепления в бетоне раннего возраста ускорит производство и позволит сделать изготовление более экономичным. Для этого предварительно напряженные арматуры обычно состоят из изолированных одиночных проволок или прядей, что обеспечивает большую площадь поверхности для сцепления, чем пучковые арматуры. [6]
В отличие от бетона, напрягаемого после напряжения (см. ниже), арматура предварительно напрягаемых бетонных элементов обычно образует прямые линии между концевыми анкерами. Там, где требуются «профилированные» или «арфированные» арматуры [9] , между концами арматуры располагаются один или несколько промежуточных девиаторов , чтобы удерживать арматуру в желаемом нелинейном выравнивании во время натяжения. [1] : 68–73 [6] : 11 Такие девиаторы обычно противодействуют значительным силам и, следовательно, требуют прочной системы фундамента с литой кроватью. Прямые арматуры обычно используются в «линейных» сборных бетонных элементах, таких как неглубокие балки, пустотные плиты ; тогда как профилированные арматуры чаще встречаются в более глубоких сборных мостовых балках и балках.
Постнапряженный бетон — это разновидность предварительно напряженного бетона, в котором арматура натягивается после заливки окружающей бетонной конструкции. [1] : 25
Арматура не находится в прямом контакте с бетоном, а заключена в защитный рукав или канал, который либо отлит в бетонную конструкцию, либо размещен рядом с ней. На каждом конце арматуры находится узел анкеровки, прочно закрепленный на окружающем бетоне. После того, как бетон отлит и затвердел, арматура натягивается («напряжяется») путем протягивания концов арматуры через анкеры с одновременным нажатием на бетон. Большие силы, необходимые для натяжения арматуры, приводят к значительному постоянному сжатию, прикладываемому к бетону, как только арматура «заблокирована» в анкере. [1] : 25 [6] : 7 Метод фиксации концов арматуры к анкеру зависит от состава арматуры, при этом наиболее распространенными системами являются анкеровка «кнопочной головкой» (для проволочной арматуры), анкеровка с разрезным клином (для прядильной арматуры) и резьбовая анкеровка (для стержневой арматуры). [1] : 79–84
Системы инкапсуляции арматуры изготавливаются из пластика или оцинкованной стали и подразделяются на два основных типа: те, в которых арматурный элемент впоследствии связывается с окружающим бетоном путем внутренней заливки канала после натяжения ( связанное пост-напряжение); и те, в которых арматурный элемент окончательно отсоединяется от окружающего бетона, обычно с помощью смазанной оболочки над арматурными прядями ( несвязанное пост-напряжение). [1] : 26 [6] : 10
Заливка каналов/гильз для натяжения в бетон до натяжения позволяет легко «профилировать» их до любой желаемой формы, включая включение вертикальной и/или горизонтальной кривизны . Когда натяжение натянуто, это профилирование приводит к тому, что силы реакции передаются затвердевшему бетону, и их можно с пользой использовать для противодействия любым нагрузкам, которые впоследствии будут приложены к конструкции. [2] : 5–6 [6] : 48 : 9–10
Связанное пост-напряжение
При связанном пост-напряжении арматура постоянно связана с окружающим бетоном посредством заливки на месте их инкапсулирующих каналов (после натяжения арматуры). Эта заливка выполняется для трех основных целей: защитить арматуру от коррозии ; навсегда «зафиксировать» предварительное натяжение арматуры, тем самым устраняя долгосрочную зависимость от систем концевой анкеровки; и улучшить определенные структурные характеристики конечной бетонной конструкции. [10]
Связанное пост-напряжение обычно использует арматуру, каждая из которой состоит из пучков элементов (например, прядей или проводов), помещенных внутрь одного канала арматуры, за исключением стержней, которые в основном используются несвязанными. Такое связывание делает установку арматуры и процессы заливки более эффективными, поскольку для каждой полной арматуры требуется только один набор концевых анкеров и одна операция заливки. Каналы изготавливаются из прочного и коррозионно-стойкого материала, такого как пластик (например, полиэтилен ) или оцинкованная сталь, и могут быть как круглыми, так и прямоугольными/овальными в поперечном сечении. [2] : 7 Размеры используемых арматур сильно зависят от области применения, начиная от строительных работ, обычно использующих от 2 до 6 прядей на арматуру, до специализированных плотинных работ, использующих до 91 пряди на арматуру.
Изготовление связанных натяжных элементов обычно осуществляется на месте, начиная с установки концевых анкеров на опалубку , размещения воздуховодов натяжных элементов на требуемых профилях кривизны и заправки (или продевания) прядей или проводов через воздуховод. После бетонирования и натяжения воздуховоды заливаются под давлением , а концы напряженных элементов герметизируются от коррозии . [6] : 2
Несвязанное пост-напряжение
Пост-напряжение несвязанной плиты. (Вверху) Видны установленные пряди и краевые анкеры, а также предварительно изготовленные спиральные пряди для следующей заливки. (Внизу) Торцевой вид плиты после снятия опалубки, на котором видны отдельные пряди и углубления для напрягающих анкеров.
Несвязанное пост-напряжение отличается от связанного пост-напряжения тем, что позволяет натяжным элементам постоянно свободно двигаться в продольном направлении относительно бетона. Чаще всего это достигается путем заключения каждого отдельного элемента натяжения в пластиковую оболочку, заполненную антикоррозионной смазкой , обычно на основе лития . Анкеры на каждом конце натяжения передают силу натяжения бетону и должны надежно выполнять эту роль в течение всего срока службы конструкции. [ 10] : 1
Несвязанное постнапряжение может иметь форму:
Отдельные пряди арматуры, размещенные непосредственно в бетонированной конструкции (например, здания, фундаментные плиты)
Связанные в пучок пряди, индивидуально смазанные и покрытые оболочкой, образующие единый канат внутри герметизирующего канала, который размещается либо внутри бетона, либо рядом с ним (например, натяжные анкеры, внешнее пост-напряжение)
Для отдельных прядей не используется дополнительная прокладка прядей и не требуется операция заливки после напряжения, в отличие от связанного постнапряжения. Постоянная защита прядей от коррозии обеспечивается комбинированными слоями смазки, пластиковой оболочки и окружающего бетона. Когда пряди связываются в одну несвязанную прядь, используется охватывающий канал из пластика или оцинкованной стали, а его внутренние свободные пространства заливаются после напряжения. Таким образом, дополнительная защита от коррозии обеспечивается с помощью смазки, пластиковой оболочки, затирки, внешней оболочки и окружающих слоев бетона. [10] : 1
Индивидуально смазанные и обернутые жилы обычно изготавливаются вне площадки методом экструзии . Голая стальная прядь подается в камеру смазки, а затем передается в экструзионную установку, где расплавленный пластик образует непрерывное внешнее покрытие. Готовые пряди можно разрезать по длине и оснастить «тупиковыми» анкерными узлами, как того требует проект.
Сравнение между связанным и несвязанным пост-напряжением
Технологии пост-напряжения с применением как связующего, так и несвязанного типа широко используются по всему миру, и выбор системы часто диктуется региональными предпочтениями, опытом подрядчика или доступностью альтернативных систем. Любая из них способна обеспечить соответствие нормам, долговечность конструкций, отвечающих требованиям проектировщика к прочности конструкции и эксплуатационной пригодности. [10] : 2
Преимущества, которые может обеспечить метод пост-напряжения с клеевым соединением по сравнению с системами без клеевого соединения, следующие:
Снижение зависимости от целостности концевого анкерного крепления. После натяжения и заливки связанные натяжные элементы соединяются с окружающим бетоном по всей длине высокопрочным раствором . После затвердевания этот раствор может передавать полную силу натяжения натяжного элемента бетону на очень коротком расстоянии (примерно 1 метр). В результате любой непреднамеренный разрыв натяжного элемента или отказ концевого анкерного крепления оказывает только очень локализованное воздействие на работу натяжного элемента и почти никогда не приводит к выбросу натяжного элемента из анкерного крепления. [2] : 18 [10] : 7
Улучшенный контроль трещин. При наличии трещин в бетоне связанные арматурные стержни реагируют аналогично обычной арматуре ( арматурному стержню ). При закреплении арматурных стержней на бетоне с каждой стороны трещины обеспечивается большая устойчивость к расширению трещины, чем при несвязанных арматурных стержнях, что позволяет многим нормам проектирования указывать сниженные требования к арматуре для связанного пост-напряжения. [10] : 4 [11] : 1
Улучшенные огневые характеристики. Отсутствие перераспределения деформации в связанных арматурных стержнях может ограничить влияние локализованного перегрева на общую конструкцию. В результате связанные конструкции могут демонстрировать более высокую способность противостоять пожару, чем несвязанные. [12]
Преимущества, которые может обеспечить несвязанное предварительное натяжение по сравнению со связанными системами, заключаются в следующем:
Возможность предварительной сборки . Несвязанные арматурные стержни можно легко изготовить на месте, полностью снабдив их концевыми анкерами, что ускоряет установку во время строительства. Для этого процесса изготовления может потребоваться дополнительное время выполнения .
Повышение производительности на площадке . Устранение процесса заливки после напряжения, необходимого в связанных конструкциях, повышает производительность труда на площадке при несвязанном постнапряжении. [10] : 5
Улучшенная гибкость установки . Несвязанные одножильные тросы обладают большей гибкостью в обращении, чем связанные воздуховоды во время установки, что позволяет им лучше отклоняться вокруг отверстий для коммуникаций или препятствий. [10] : 5
Уменьшение защитного слоя бетона . Несвязанные арматурные стержни могут позволить немного уменьшить толщину бетонного элемента, поскольку их меньший размер и повышенная защита от коррозии позволяют размещать их ближе к поверхности бетона. [2] : 8
Более простая замена и/или регулировка. Будучи постоянно изолированными от бетона, несвязанные арматурные стержни могут быть легко разгружены, повторно напряжены и/или заменены в случае их повреждения или необходимости изменения уровня их усилий в процессе эксплуатации. [10] : 6
Превосходная перегрузочная способность. Несмотря на меньшую предельную прочность, чем у связанных натяжных канатов, способность несвязанных натяжных канатов перераспределять деформации по всей длине может дать им превосходную пластичность перед разрушением . В крайних случаях несвязанные натяжные канаты могут прибегнуть к действию цепного типа вместо чистого изгиба, что позволяет значительно большую деформацию перед разрушением конструкции. [13]
Прочность сухожилий и защита от коррозии
Долгосрочная прочность является существенным требованием для предварительно напряженного бетона, учитывая его широкое применение. Исследования по показателям долговечности предварительно напряженных конструкций в эксплуатации проводятся с 1960-х годов, [14] и антикоррозионные технологии для защиты арматуры постоянно совершенствуются с момента разработки самых первых систем. [15]
Долговечность предварительно напряженного бетона в основном определяется уровнем защиты от коррозии, обеспечиваемой любым высокопрочным стальным элементам в предварительно напряженных арматурных элементах. Также критически важна защита, обеспечиваемая узлам концевой анкеровки несвязанных арматурных элементов или вантовых систем, поскольку анкеровка обоих из них необходима для удержания сил предварительного напряжения. Отказ любого из этих компонентов может привести к высвобождению сил предварительного напряжения или физическому разрыву напряженных арматурных элементов.
Современные системы предварительного напряжения обеспечивают долговечность за счет решения следующих задач:
Заливка арматуры (связанные арматурные стержни) Связанные арматурные стержни состоят из связанных арматурных стержней, размещенных внутри каналов, расположенных в окружающем бетоне. Для обеспечения полной защиты связанных арматурных стержней, каналы должны быть заполнены под давлением антикоррозионным раствором, не оставляя пустот, после натяжения арматурных стержней.
Покрытие жил (несвязанные жилы) Несвязанные жилы состоят из отдельных прядей, покрытых антикоррозионной смазкой или воском, и снабженных прочным пластиковым рукавом или оболочкой по всей длине. Оболочка должна быть неповрежденной по всей длине жилы и должна полностью заходить в крепежные элементы на каждом конце жилы.
Двухслойная инкапсуляция Предварительно напряженные арматурные стержни, требующие постоянного контроля и/или регулировки усилия, такие как ванты и повторно напрягаемые анкеры плотин, обычно используют двухслойную защиту от коррозии. Такие арматурные стержни состоят из отдельных прядей, покрытых смазкой и обернутых в рукава, собранных в жгут прядей и помещенных внутрь герметизирующего полиэтиленового внешнего канала. Оставшееся пустое пространство внутри канала замоноличивается под давлением, обеспечивая многослойную барьерную систему защиты полиэтилен-затирка-пластик-смазка для каждой пряди.
Защита анкеров Во всех установках с пост-напряжением защита концевых анкеров от коррозии имеет важное значение, особенно для несвязанных систем.
Ниже перечислены некоторые события, связанные с долговечностью:
Мост Ynys-y-Gwas, Западный Гламорган, Уэльс, 1985 г. Однопролетная сборно-сегментная конструкция, построенная в 1953 г. с продольным и поперечным пост-напряжением. Коррозия поразила недостаточно защищенные арматурные стержни там, где они пересекали стыки между сегментами, что привело к внезапному обрушению. [15] : 40
Мост через реку Шельда, Мелле, Бельгия, 1991 г. Трехпролетная предварительно напряженная консольная конструкция, построенная в 1950-х годах. Недостаточное бетонное покрытие в боковых опорах привело к коррозии стяжных тросов , что привело к постепенному разрушению основного пролета моста и гибели одного человека. [16]
Агентство автомагистралей Великобритании , 1992 г. После обнаружения коррозии арматуры на нескольких мостах в Англии Агентство автомагистралей ввело мораторий на строительство новых мостов с внутренним цементированием и пост-напряжением и приступило к 5-летней программе инспекций существующих мостов с пост-напряжением. Мораторий был снят в 1996 г. [17] [18]
Пешеходный мост, Charlotte Motor Speedway , Северная Каролина, США, 2000 г. Многопролетная стальная и бетонная конструкция, построенная в 1995 г. Для ускорения строительства в раствор для арматуры был добавлен неразрешенный химикат , что привело к коррозии предварительно напряженных прядей и внезапному обрушению одного пролета, в результате чего пострадало множество зрителей. [19]
Hammersmith Flyover Лондон, Англия, 2011 Шестнадцатипролетная предварительно напряженная конструкция, построенная в 1961 году. Коррозия от дорожных солей против обледенения была обнаружена в некоторых предварительно напряженных арматурных элементах, что потребовало первоначального закрытия дороги на время проведения дополнительных исследований. Последующий ремонт и укрепление с использованием внешнего пост-напряжения были выполнены и завершены в 2015 году. [20] [21]
Виадук Петрулла («Viadotto Petrulla»), Сицилия, Италия, 2014 г. Один пролет 12-пролетного виадука обрушился 7 июля 2014 г., в результате чего 4 человека получили травмы [22] из-за коррозии арматуры после натяжения.
Обрушение моста в Генуе , 2018 г. Мост Понте Моранди был вантовым мостом, характеризующимся предварительно напряженной бетонной конструкцией для опор, пилонов и настила, очень небольшим количеством вант, всего две на пролет, и гибридной системой вант, построенных из стальных тросов с предварительно напряженными бетонными оболочками, залитыми сверху. Бетон был предварительно напряжен только до 10 МПа, в результате чего он был подвержен трещинам и проникновению воды, что вызывало коррозию встроенной стали.
Эстакада Черчилля, Ливерпуль , Англия Эстакада была закрыта в сентябре 2018 года после того, как проверки выявили плохое качество бетона, коррозию арматуры и признаки структурных повреждений. Они были снесены в 2019 году. [23]
Приложения
Предварительно напряженный бетон является весьма универсальным строительным материалом, поскольку он представляет собой почти идеальное сочетание двух основных компонентов: высокопрочной стали, предварительно растянутой для легкого достижения ее полной прочности, и современного бетона, предварительно сжатого для минимизации трещин под действием растягивающих сил. [1] : 12 Его широкий спектр применения отражен в его включении в основные проектные нормы, охватывающие большинство областей структурного и гражданского строительства, включая здания, мосты, плотины, фундаменты, тротуары, сваи, стадионы, силосные башни и резервуары. [7]
Строительные конструкции
Строительные конструкции обычно должны удовлетворять широкому спектру структурных, эстетических и экономических требований. Среди них значимыми являются: минимальное количество (интрузивных) опорных стен или колонн; малая толщина (глубина) конструкции, что позволяет разместить услуги или дополнительные этажи в высотном строительстве; быстрые циклы строительства, особенно для многоэтажных зданий; и низкая стоимость на единицу площади, чтобы максимизировать окупаемость инвестиций владельца здания.
Предварительное напряжение бетона позволяет вводить в конструкцию силы «балансировки нагрузки» для противодействия эксплуатационным нагрузкам. Это дает много преимуществ строительным конструкциям:
Более длинные пролеты при той же глубине конструкции. Балансировка нагрузки приводит к меньшим прогибам в процессе эксплуатации, что позволяет увеличивать пролеты (и уменьшать количество опор) без увеличения глубины конструкции.
Уменьшенная толщина конструкции . Для заданного пролета меньшие эксплуатационные прогибы позволяют использовать более тонкие секции конструкции, что в свою очередь приводит к уменьшению высоты между этажами или увеличению пространства для инженерных систем здания.
Более быстрое время распалубки Обычно предварительно напряженные бетонные элементы здания полностью напряжены и становятся самонесущими в течение пяти дней. На этом этапе их опалубку можно распалубить и переместить на следующую секцию здания, что ускоряет «циклы» строительства.
Сокращение затрат на материалы. Сочетание уменьшенной толщины конструкции, уменьшенного количества обычной арматуры и быстрого строительства часто приводит к тому, что предварительно напряженный бетон демонстрирует значительные преимущества в плане затрат при строительстве зданий по сравнению с альтернативными конструкционными материалами.
Бетон является самым популярным конструкционным материалом для мостов, и предварительно напряженный бетон часто применяется. [36] [37] При исследовании в 1940-х годах для использования на мостах большой грузоподъемности, преимущества этого типа моста по сравнению с более традиционными конструкциями заключались в том, что он быстрее устанавливается, более экономичен и долговечен, при этом мост менее оживлен. [38] [39] Одним из первых мостов, построенных таким образом, является Адам Виадук , железнодорожный мост, построенный в 1946 году в Великобритании . [40] К 1960-м годам предварительно напряженный бетон в значительной степени вытеснил железобетонные мосты в Великобритании, при этом коробчатые балки стали доминирующей формой. [41]
В мостах с короткими пролетами около 10–40 метров (от 30 до 130 футов) предварительное напряжение обычно применяется в виде сборных предварительно напряженных балок или досок. [42] В конструкциях средней длины около 40–200 метров (от 150 до 650 футов) обычно используются сборно-сегментные, монолитные сбалансированно-консольные и поэтапно надвигаемые конструкции . [43] Для самых длинных мостов предварительно напряженные бетонные конструкции настила часто являются неотъемлемой частью вантовых конструкций . [44]
Плотины
Бетонные плотины использовали предварительное напряжение для противодействия подъёму и повышения общей устойчивости с середины 1930-х годов. [45] [46] Предварительное напряжение также часто применяется в качестве части работ по восстановлению плотины, например, для структурного усиления или при повышении высоты гребня или водосброса. [47] [48]
Чаще всего предварительное напряжение плотины принимает форму пост-напряженных анкеров, пробуренных в бетонной конструкции плотины и/или в подстилающих слоях скальной породы. Такие анкеры обычно состоят из пучков высокопрочных стальных прядей или отдельных резьбовых стержней. Напряжения зацементированы в бетон или скалу на их дальнем (внутреннем) конце и имеют значительную «несвязанную» свободную длину на их внешнем конце, что позволяет натяжению растягиваться во время натяжения. Напряжения могут быть по всей длине связаны с окружающим бетоном или скалой после натяжения или (чаще) иметь пряди, постоянно инкапсулированные в антикоррозионную смазку по свободной длине, что позволяет осуществлять долгосрочный мониторинг нагрузки и повторное напряжение. [49]
Силосы и резервуары
Круглые конструкции для хранения, такие как силосы и резервуары, могут использовать силы предварительного напряжения для прямого сопротивления внешнему давлению, создаваемому хранимыми жидкостями или сыпучими твердыми веществами. Горизонтально изогнутые арматурные стержни устанавливаются внутри бетонной стены, образуя ряд обручей, расположенных вертикально вверх по конструкции. При натяжении эти арматурные стержни оказывают как осевые (сжимающие), так и радиальные (внутренние) силы на конструкцию, что может напрямую противостоять последующим нагрузкам при хранении. Если величина предварительного напряжения спроектирована так, чтобы всегда превышать растягивающие напряжения, создаваемые нагрузками, в бетоне стены будет существовать постоянное остаточное сжатие, помогающее поддерживать водонепроницаемую конструкцию без трещин. [50] [51] [52] : 61
Ядерный и взрывной
Предварительно напряженный бетон был признан надежным строительным материалом для конструкций высокого давления, таких как корпуса ядерных реакторов и здания защитных оболочек, а также стенки взрывозащиты нефтехимических резервуаров. Использование предварительного напряжения для помещения таких конструкций в начальное состояние двухосного или трехосного сжатия повышает их устойчивость к растрескиванию бетона и утечкам, обеспечивая при этом нагруженную, избыточную и контролируемую систему защиты от давления. [53] [54] [55] : 585–594
Ядерные реакторы и оболочки обычно используют отдельные наборы предварительно напряженных арматурных стержней, изогнутых горизонтально или вертикально, чтобы полностью охватить активную зону реактора. Стены взрывобезопасности, такие как резервуары для сжиженного природного газа (СПГ), обычно используют слои горизонтально изогнутых кольцевых арматурных стержней для сдерживания в сочетании с вертикально закольцованными арматурными стержнями для предварительного напряжения осевой стенки.
Площадки и тротуары
Тяжело нагруженные бетонные плиты основания и тротуары могут быть чувствительны к растрескиванию и последующему ухудшению из-за движения. В результате предварительно напряженный бетон регулярно используется в таких конструкциях, поскольку его предварительное сжатие обеспечивает бетону способность противостоять вызывающим трещины растягивающим напряжениям, создаваемым эксплуатационной нагрузкой. Эта трещиностойкость также позволяет строить отдельные секции плит более крупными заливками, чем для традиционно армированного бетона, что приводит к более широким расстояниям между швами, снижению затрат на стыки и меньшим проблемам с долгосрочным обслуживанием швов. [55] : 594–598 [56] Первоначальные работы также были успешно проведены по использованию сборного предварительно напряженного бетона для дорожных покрытий, где скорость и качество строительства были отмечены как выгодные для этой технологии. [57]
Во всем мире существует множество профессиональных организаций, продвигающих передовой опыт в проектировании и строительстве предварительно напряженных бетонных конструкций. В Соединенных Штатах такими организациями являются Институт пост-напряжения (PTI) и Институт сборного/предварительно напряженного бетона (PCI). [62] Аналогичные организации включают Канадский институт сборного/предварительно напряженного бетона (CPCI), [63] Ассоциацию пост-напряжения Великобритании, [64] Институт пост-напряжения Австралии [65] и Южноафриканскую ассоциацию пост-напряжения. [66] В Европе есть аналогичные ассоциации и учреждения, базирующиеся в разных странах.
Эти организации не являются органами, устанавливающими строительные нормы и стандарты, а скорее существуют для содействия пониманию и развитию проектирования, норм и передового опыта в области предварительно напряженного железобетона.
Правила и требования к детализации арматуры и предварительно напряженных арматурных элементов устанавливаются отдельными национальными нормами и стандартами, такими как:
Европейский стандарт EN 1992-2 :2005 – Еврокод 2: Проектирование бетонных конструкций;
Стандарт США ACI318 : Требования строительных норм к железобетону; и
^ abcdefghij Lin, TY; Burns, Ned H. (1981). Проектирование предварительно напряженных бетонных конструкций (третье изд.). Нью-Йорк, США: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-01898-8. Архивировано из оригинала 8 февраля 2017 . Получено 24 августа 2016 .
^ abcdefg Международная федерация бетона (февраль 2005 г.). fib Бюллетень 31: Последующее натяжение зданий (PDF) . ФИБ. ISBN978-2-88394-071-0. Архивировано из оригинала (PDF) 8 февраля 2017 г. . Получено 26 августа 2016 г. .
^ Американский институт бетона. "CT-13: ACI Concrete Terminology". Американский институт бетона . Фармингтон-Хиллз, Мичиган, США: ACI. Архивировано из оригинала 11 декабря 2016 года . Получено 25 августа 2016 года .Пост-напряженный бетон — это «конструкционный бетон, в который введены внутренние напряжения для снижения потенциальных растягивающих напряжений в бетоне, возникающих под действием нагрузок».
^ Биллингтон, Дэвид (1985). Башня и мост. Принстон: Princeton University Press. ISBN0-691-02393-X.
^ Warner, RF; Rangan, BV; Hall, AS; Faulkes, KA (1988). Конструкции из бетона . Южный Мельбурн, Австралия: Addison Welsley Longman. стр. 8–19. ISBN0-582-80247-4.
^ ab Post-Tensioning Institute (2006). Руководство по Post-Tensioning (6-е изд.). Phoenix, AZ US: PTI. стр. 5–54. ISBN0-9778752-0-2.
^ Tokyo Rope Mfg Co Ltd. "CFCC Pre-tensioning Manual" (PDF) . MaineDOT . Архивировано (PDF) из оригинала 8 февраля 2017 г. . Получено 19 августа 2016 г. .
^ «Сухожилия, имеющие одно или несколько отклонений от прямой линии, как вертикально, так и горизонтально, между концами конструкции»
^ abcdefghi Aalami, Bijan O. (5 сентября 1994 г.). "Системы пост-напряжения без связующего и со связующим в строительстве зданий" (PDF) . Технические заметки PTI (5). Финикс, Аризона, США: Институт пост-напряжения. Архивировано (PDF) из оригинала 23 ноября 2016 г. . Получено 23 августа 2016 г. .
^ Aalami, Bijan O. (февраль 2001 г.). "Nonprestressed Bonded Reinforcement in Post-Tensioned Building Design" (PDF) . ADAPT Technical Publication (2–01). Архивировано (PDF) из оригинала 8 февраля 2017 г. . Получено 25 августа 2016 г. .
^ Бейли, Колин Г.; Эллободи, Эхаб (2009). «Сравнение несвязанных и связанных пост-напряженных бетонных плит в условиях пожара». The Structural Engineer . 87 (19). Архивировано из оригинала 17 сентября 2016 г. Получено 22 августа 2016 г.
^ Бонди, Кеннет Б. (декабрь 2012 г.). "Двухсторонние пост-напряженные плиты со связанными арматурными стержнями" (PDF) . Журнал PTI . 8 (2). США: Институт пост-напряжения: 44. Архивировано (PDF) из оригинала 28 августа 2016 г. . Получено 25 августа 2016 г. .
^ Szilard, Rudolph (октябрь 1969). «Обзор долговечности предварительно напряженных бетонных конструкций» (PDF) . PCI Journal : 62–73. Архивировано (PDF) из оригинала 16 сентября 2016 г. . Получено 7 сентября 2016 г. .
^ ab Podolny, Walter (сентябрь 1992 г.). "Коррозия предварительно напряженных сталей и ее смягчение" (PDF) . PCI Journal . 37 (5): 34–55. doi :10.15554/pcij.09011992.34.55. S2CID 109223938. Архивировано (PDF) из оригинала 16 сентября 2016 г. . Получено 7 сентября 2016 г. .
↑ Де Шуттер, Герт (10 мая 2012 г.). Повреждение бетонных конструкций. ЦРК Пресс. стр. 31–33. ISBN978-0-415-60388-1. Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. . Получено 7 сентября 2016 г. .
^ Райалл, М.Дж.; Вудворд, Р.; Милн, Д. (2000). Управление мостом 4: Осмотр, техническое обслуживание, оценка и ремонт. Лондон: Thomas Telford. С. 170–173. ISBN978-0-7277-2854-8. Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. . Получено 7 сентября 2016 г. .
^ CARES. "Post-Tensioning Systems". www.ukcares.com . CARES. Архивировано из оригинала 11 июня 2016 . Получено 7 сентября 2016 .
^ NACE. "Corrosdion Failures: Lowe's Motor Speedway Bridge Collapse". www.nace.org . NACE. Архивировано из оригинала 24 сентября 2016 года . Получено 7 сентября 2016 года .
↑ Эд Дейви и Ребекка Кафе (3 декабря 2012 г.). «Отчет TfL предупреждает о риске обрушения эстакады Хаммерсмит». BBC News, Лондон. Архивировано из оригинала 3 декабря 2012 г. Получено 3 декабря 2012 г.
^ Freyssinet. "Продление жизни Hammersmith Flyover". www.freyssinet.com . Freyssinet. Архивировано из оригинала 15 сентября 2016 года . Получено 7 сентября 2016 года .
^ "Жду Петруллы, паника на государство 626" . 8 июля 2014 г.
^ "Схема деконструкции эстакад Черчилль-Уэй". Архивировано из оригинала 9 апреля 2021 г. Получено 8 апреля 2021 г.
^ Австралийское общество истории техники и технологий. «Инженерная прогулка вокруг Сиднейского оперного театра» (PDF) . ashet.org.au . ASHET. Архивировано (PDF) из оригинала 8 февраля 2017 г. . Получено 1 сентября 2016 г. .
^ Мартин, Оуэн; Лал, Налеан. «Структурное проектирование 84-этажной башни World Tower в Сиднее» (PDF) . ctbuh.org . Совет по высотным зданиям и городской среде обитания. Архивировано (PDF) из оригинала 14 апреля 2016 г. . Получено 1 сентября 2016 г. .
^ "The Tower, One St. George Wharf, London, UK". cclint.com . CCL. Архивировано из оригинала 30 апреля 2021 г. Получено 1 сентября 2016 г.
^ Knoll, Franz; Prosser, M. John; Otter, John (май–июнь 1976 г.). «Prestressing the CN Tower» (PDF) . PCI Journal . 21 (3): 84–111. doi :10.15554/pcij.05011976.84.111. Архивировано (PDF) из оригинала 15 сентября 2016 г. . Получено 2 сентября 2016 г. .
^ VSL. "Kai Tak Cruise Terminal Building - Hong Kong" (PDF) . vslvietnam.com . VSL. Архивировано (PDF) из оригинала 14 сентября 2016 г. . Получено 1 сентября 2016 г. .
^ ARUP. "Международный торговый центр (ICC)". www.arup.com . ARUP. Архивировано из оригинала 4 сентября 2016 года . Получено 2 сентября 2016 года .
^ CM Engineering Consultants. "Ocean Heights 2, Dubai UAE". www.cmecs.co . CMECS. Архивировано из оригинала 24 сентября 2016 г. Получено 1 сентября 2016 г.
^ Design Build Network. "Eureka Tower, Melbourne Victoria Australia". www.designbuild-network.com . Design Build Network. Архивировано из оригинала 13 февраля 2012 г. Получено 1 сентября 2016 г.
^ Мартинес, Хулио; Гомес, Мигель (июль 2008 г.). «Торре Эспасио. Структура здания». Хормигон и Асеро . 59 (249). Мадрид, Испания: 19–43. ISSN 0439-5689. Архивировано из оригинала 8 февраля 2017 года . Проверено 1 сентября 2016 г.
^ BBR Network (2016). «Reaching for the Skies» (PDF) . Connaect . 10 : 51. Архивировано (PDF) из оригинала 22 сентября 2016 года . Получено 2 сентября 2016 года .
^ BBR Network (2016). «Ворота в Юго-Восточную Европу» (PDF) . Connaect . 10 : 37–41. Архивировано (PDF) из оригинала 22 сентября 2016 г. Получено 2 сентября 2016 г.
^ Шофилд, Джефф (2012). "Исследование случая: Capital Gate, Абу-Даби" (PDF) . Журнал CTBUH (11). Архивировано (PDF) из оригинала 30 июля 2016 г. . Получено 2 сентября 2016 г. .
^ Tang, Man-Chung (2007). "Evolution of Bridge Technology" (PDF) . Труды симпозиума IABSE : 7. Архивировано (PDF) из оригинала 17 сентября 2016 г. . Получено 5 сентября 2016 г. .
^ Хьюсон, Найджел Р. (2012). Предварительно напряженные железобетонные мосты: проектирование и строительство. ICE. ISBN978-0-7277-4113-4. Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. . Получено 2 сентября 2016 г. .
^ RL M'ilmoyle (20 сентября 1947 г.). «Prestressed Concrete Bridge Beams Being Tested in England» (Предварительно напряженные бетонные мостовые балки испытываются в Англии). Railway Age . Vol. 123. Simmons-Boardman Publishing Company. pp. 54–58. Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. Получено 25 августа 2018 г.
^ «История предварительно напряженного бетона в Великобритании». Кембриджский университет . 2004. Архивировано из оригинала 25 августа 2018 года . Получено 25 августа 2018 года .
^ "История бетонных мостов". Concrete Bridge Development Group . Получено 22 февраля 2024 г.
^ Главные дороги Западной Австралии. «Руководство по проектированию конструкций» (PDF) . www.mainroads.wa.gov.au . MRWA. стр. 17–23. Архивировано (PDF) из оригинала 16 сентября 2016 г. . Получено 2 сентября 2016 г. .
^ LaViolette, Mike (декабрь 2007 г.). Bridge Construction Practices Using Incremental Launching (PDF) . AASHTO. стр. Приложение A. Архивировано (PDF) из оригинала 30 ноября 2016 г. . Получено 7 сентября 2016 г. .
^ Леонхардт, Фриц (сентябрь 1987 г.). «Вантовые мосты с предварительно напряженным бетоном». PCI Journal . 32 (5): 52–80. doi :10.15554/pcij.09011987.52.80. Архивировано из оригинала 16 сентября 2016 г. Получено 7 сентября 2016 г.
^ Roemermann, AC (февраль 1965). «Prestressed Concrete Dams: 1936–1964» (PDF) . PCI Journal . 10 : 76–88. doi :10.15554/pcij.02011965.76.88. Архивировано (PDF) из оригинала 16 сентября 2016 года . Получено 2 сентября 2016 года .
^ Браун, ET (февраль 2015 г.). «Проектирование анкеров с пост-напряжением для плотин с учетом особенностей горных пород — обзор». Журнал Rock Mechnanics and Geological Engineering . 7 (1): 1–13. Bibcode : 2015JRMGE...7....1B. doi : 10.1016/j.jrmge.2014.08.001 .
^ Институт инженеров Австралии. "Catagunya Dam Tasmania" (PDF) . www.engineersaustralia.org.au . IEAust. Архивировано (PDF) из оригинала 14 сентября 2016 г. . Получено 2 сентября 2016 г. .
^ Xu, Haixue; Benmokrane, Brahim (1996). «Укрепление существующих бетонных плотин с использованием анкеров с пост-напряжением: обзор современного состояния дел». Canadian Journal of Civil Engineering . 23 (6): 1151–1171. doi :10.1139/l96-925. Архивировано из оригинала 29 июня 2021 г. Получено 2 сентября 2016 г.
^ Кэвилл, Брайан (20 марта 1997 г.). "Очень высокопрочные грунтовые анкеры, используемые при укреплении бетонных гравитационных плотин". Труды конференции . Лондон, Великобритания: Институт инженеров-строителей: 262.
^ Priestley, MJN (июль 1985 г.). «Анализ и проектирование предварительно напряженных круглых бетонных резервуаров для хранения» (PDF) . PCI Journal : 64–85. doi :10.15554/pcij.07011985.64.85. Архивировано (PDF) из оригинала 16 сентября 2016 г. . Получено 5 сентября 2016 г. .
↑ Гали, Амин (12 мая 2014 г.). Круглые резервуары для хранения и силосы (Третье изд.). ЦРК Пресс. стр. 149–165. ISBN978-1-4665-7104-4. Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. . Получено 5 сентября 2016 г. .
^ Гилберт, RI; Миклборо, NC; Ранзи, G. (17 февраля 2016 г.). Проектирование предварительно напряженного бетона по AS3600-2009 (второе издание). CRC Press. ISBN978-1-4665-7277-5. Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. . Получено 5 сентября 2016 г. .
^ ab Bangash, MYH (2011). Конструкции для ядерных установок – анализ, проектирование и строительство. Лондон: Springer. С. 36–37. ISBN978-3-642-12560-7. Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. . Получено 5 сентября 2016 г. .
^ Gerwick, Ben C. (13 февраля 1997 г.). Строительство предварительно напряженных бетонных конструкций (второе издание). Нью-Йорк: John Wiley & Sons. стр. 472–494. ISBN0-471-53915-5. Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. . Получено 5 сентября 2016 г. .
^ ab Raju, Krishna (1 декабря 2006 г.). Prestressed Concrete (PDF) (Четвертое изд.). Нью-Дели: Tata McGraw Hill. ISBN0-07-063444-0. Архивировано (PDF) из оригинала 11 сентября 2016 г. . Получено 5 сентября 2016 г. .
^ "Строительство пост-напряженных плит на грунте". www.concreteconstruction.net . Бетонное строительство. Архивировано из оригинала 18 сентября 2016 г. Получено 5 сентября 2016 г.
^ Мерритт, Дэвид; Роджерс, Ричард; Расмуссен, Роберт (март 2008 г.). Строительство демонстрационного проекта по укладке предварительно напряженного бетонного покрытия на межштатной автомагистрали 57 около Сикестона, штат Миссури (PDF) . Федеральное управление автомобильных дорог Министерства транспорта США. Архивировано (PDF) из оригинала 15 сентября 2016 г. . Получено 5 сентября 2016 г. .
^ Коннелл, Джон; Уилер, Пол; По, Эндрю; Михов, Михо. «Проект основных пролетов моста Second Gateway Bridge, Брисбен» (PDF) . www.cmnzl.co.nz . Архивировано (PDF) из оригинала 17 сентября 2016 г. . Получено 2 сентября 2016 г. .
^ DYWIDAG. "Инчхонский мост, Сеул, Южная Корея". www.dywidag-systems.a . DYWIDAG. Архивировано из оригинала 10 августа 2016 года . Получено 2 сентября 2016 года .
^ "SRG Remote Projects" (PDF) . www.srglimited.com.au . SRG Limited. стр. 10. Архивировано (PDF) из оригинала 26 февраля 2017 г. . Получено 6 сентября 2016 г. .
^ Эберхардт, А.; Вельтроп, JA (август 1965 г.). «Предварительно напряженные анкеры грузоподъемностью 1300 тонн стабилизируют плотину» (PDF) . PCI Journal . 10 (4): 18–43. doi :10.15554/pcij.08011965.18.36. Архивировано (PDF) из оригинала 16 сентября 2016 г. . Получено 6 сентября 2016 г. .
^ Институт сборного/предварительно напряженного бетона
^ "Canadian Precast/Prestressed Concrete Institute". Архивировано из оригинала 5 мая 2021 г. Получено 12 сентября 2016 г.
^ "Post-Tensioning Association". Архивировано из оригинала 19 сентября 2016 года . Получено 12 сентября 2016 года .
^ "Post Tensioning Institute of Australia". Архивировано из оригинала 25 сентября 2016 года . Получено 12 сентября 2016 года .
^ "South African Post Tensioning Association". Архивировано из оригинала 25 мая 2016 года . Получено 12 сентября 2016 года .
Внешние ссылки
История предварительно напряженного железобетона с 1930 по 1945 год: шаг к Европейскому Союзу
Руководство по отбору проб, оценке и восстановлению дефектного раствора в предварительно напряженных железобетонных мостовых каналах после натяжения Федеральное управление автомобильных дорог
Исторические патенты и эволюция архитектурного строительства двадцатого века с использованием армированного и предварительно напряженного бетона