Попередньо напружений бетон — це тип бетону, який був стратегічно попередньо навантажений силами стиску для покращення його структурної міцності та продуктивності. Попередньо напружений бетон є одним із найбільш інноваційних будівельних матеріалів останніх років, і він здійснив революцію в сучасних будівельних і проектних технологіях.
Технології створення попередньо напруженого бетону включають використання високоміцних сталевих кріплень, які натягуються всередині бетону. Цей метод підвищує несучу здатність бетону та покращує його стійкість до розтріскування та прогину, що робить його універсальним та популярним рішенням у сучасному будівництві та дизайні.
Що таке попередньо напружений бетон?
Створення попередньо напруженого бетону передбачає його стиснення або «попереднє напруження» під час виробництва, щоб він краще протидіяв зовнішнім силам, коли його встановлять на місце. Стиснення бетону відбувається за допомогою сталевих кріплень, які виробники розміщують у бетоні або поруч із ним, щоб покращити його продуктивність. Виробники використовують два основних типи сталевих жил: попередньо натягнуті і постнатягнуті.
З попередньо натягнутими жилами, сталеві нитки або дроти, які використовуються як сухожили, напружуються перед заливкою бетону. Виробники розтягують сухожилля між кріпленнями, а потім натягують їх. Як тільки вони застосовують силу до сухожиль, вони заливають бетон навколо них. Коли бетон висихає, він прилипає до сухожиль. Попередньо натягнутий бетон є звичайним для збірних бетонних елементів, таких як балки, стіни та плити.
Після того, як бетон затвердіє, напруга напружується після натягу. Після того, як бетон висохне, стрижні додаються в канал всередині бетону та натягуються за допомогою гідравлічних домкратів. Сухожилля закріплені для підтримки натягу. Напружені арматури більш поширені для монолитних бетонних конструкцій і забезпечують більшу гнучкість конструкції.
Інновації в попередньо напруженому бетоні
Ранні методи зміцнення бетону сталлю застосовувалися в кінці 19 і на початку 20 століть. Деякі з найперших попередньо напружених конструкцій з’явилися завдяки роботі французького інженера-будівельника Ежена Фрейзіне, який багато зробив для просування ідей попереднього напруження бетону. Бельгійський інженер Гюстав Магнель та німецький інженер Ойген Морш пізніше незалежно один від одного представили та розвинули концепцію попередньо напруженого бетону в 1930-х роках.
Інститут попередньо напруженого бетону був заснований у Сполучених Штатах у 1954 році. Ця організація відіграла важливу роль у розвитку знань і технологій у промисловості попередньо напруженого бетону. Сьогодні подібні організації існують по всьому світу в Канаді, Великобританії, Австралії, Південній Африці та Європі.
Протягом багатьох років важливі досягнення в матеріалах і виробництві створили нові інновації в технології попередньо напруженого бетону. Розробка високоміцних сталевих кріплень і вдосконалених систем кріплення підвищили міцність попередньо напруженого бетону. Комп’ютерне проектування та вдосконалена технологія також підвищили точність та оптимізацію попередньо напружених конструкцій.
Використання попередньо напруженого бетону
Попередньо напружений бетон має численні та широкі можливості застосування завдяки його перевагам.
Мости
Попередньо напружений бетон популярний у будівництві мостів через його здатність перекривати великі відстані та величезну міцність. Попередньо напружені мости можуть перетинати великі відстані, зберігаючи цілісність конструкції та мінімізуючи кількість необхідних опорних опор.
Будівлі
Архітектори широко використовують попередньо напружений бетон у проектуванні висотних будівель, особливо в таких елементах, як плити перекриття, колони та балки. Підвищене несуче навантаження попередньо напруженого бетону означає, що він дозволяє збільшувати прольоти та зменшує потребу в проміжній опорі, що також забезпечує значну економію коштів. Він популярний як для житлових, так і для комерційних будівель.
Ядерні та вибухові установки
Інженери почали покладатися на міцність попередньо напруженого бетону в конструкціях утримування високого тиску, таких як атомні станції та нафтохімічні вибухові резервуари. Для цих цілей виробники створюють спеціальні попередньо напружені компоненти, щоб підвищити їх стійкість до розтріскування та протікання.
Паркувальні конструкції та покриття
Гаражі та тротуари піддаються постійному навантаженню, тому інженери регулярно використовують попередньо напружений бетон, щоб мінімізувати утворення тріщин і забезпечити довгострокову експлуатацію. Ця тріщиностійкість дозволяє будівельникам заливати плити більшого розміру, ніж вони могли б зі звичайного залізобетону. Це дозволяє збільшити відстань між швами, щоб зменшити витрати на з’єднання та технічне обслуговування швів.
Водні споруди
Вода створює величезний тиск і тертя, тому використання води ідеально підходить для попередньо напруженого бетону. Попередньо напружений бетон широко використовується в дамбах і морських спорудах, таких як нафтові вишки, вітрові електростанції та морська інфраструктура. У цих сферах застосування життєво важливо, щоб будь-які відкриті сталеві жили були застосовані для захисту від корозії, щоб забезпечити тривалий термін служби.
Стадіони та спортивні споруди
Великий проліт і висока міцність попередньо напруженого бетону означають, що він ідеально підходить для арен, стадіонів та інших спортивних споруд. Оскільки попередньо напружений бетон не потребує великої опори, архітектори можуть дозволити більше відкритого простору для безперешкодного огляду та відкритих макетів для гнучкого розташування сидінь.
Якості попередньо напруженого бетону
Попередньо напружений бетон має багато цінних якостей, які роблять його ідеальним будівельним матеріалом для конкретних конструкцій, але є також недоліки, які будівельники також повинні враховувати, вибираючи оптимальний будівельний матеріал для використання.
Сила
Попередньо напружений бетон забезпечує підвищену міцність порівняно з іншими типами залізобетону. Попереднє напруження вводить сили стиснення, які протидіють зовнішнім силам, що дозволяє будувати конструкції з більшими прольотами та більшою здатністю до навантаження.
Покращена довговічність
Попереднє напруження цього типу бетону допомагає звести до мінімуму розтріскування, вигин і деформацію через великі навантаження. Це означає підвищену довговічність і стійкість до зовнішніх факторів, які можуть погіршити цілісність його структури, включаючи усадку, повзучість і втому. При правильному догляді попередньо напружений бетон має більший термін служби, ніж інший бетон.
Структурна ефективність
Міцність попередньо напруженого бетону означає, що будівельники можуть використовувати менше цього матеріалу для виконання тих самих завдань, що й інший бетон. Міцність попередньо напруженого бетону також забезпечує меншу опору конструкції. Ця якість економить час і гроші будівельників і дає архітекторам більшу гнучкість у своїх проектах.
Універсальність дизайну
Архітектори та будівельники використовують попередньо напружений бетон у широкому діапазоні застосувань. Він досить універсальний, щоб дизайнери використовували його при будівництві мостів, будівель, паркувальних споруд, у водопровідних додатках і промислових об’єктах. Він вміщує багато стилів дизайну та дозволяє створювати креативні та інноваційні проекти.
Стійкість
Виробництво бетону опосередковано пов’язане з накопиченням парникових газів, оскільки виробництво клінкеру в цементі є енергоємним, але з усіх типів бетону попередньо напружений бетон є одним із найбільш стійких. Будівельники можуть використовувати менше цього матеріалу, а його довговічність означає, що їм не доведеться відновлювати ці конструкції так часто, як зі звичайним бетоном.
Вогнестійкість
Загалом бетон є вогнетривким матеріалом, але сталеві стрижні в попередньо напруженому бетоні можуть бути вразливі до вогню, якщо бетон їх не захищає. Вогонь або навіть високі температури можуть послабити попереднє напруження в сухожиллях, погіршуючи їх міцність. Вогнестійкі покриття або корпуси можуть допомогти підвищити вогнестійкість.
Комплексне проектування та будівництво
Конструкції з попередньо напруженого бетону є більш складними, ніж інші бетонні конструкції. Цей тип бетону вимагає спеціальних знань для проектування та будівництва, щоб забезпечити правильне розміщення сухожиль, натягування та кріплення.
Захист сухожиль
Запорукою довговічності та міцності попередньо напруженого бетону є сталеві арматури. Компанії, що займаються виробництвом бетону, постійно вдосконалюють шляхи захисту сталевих арматур, включаючи цементування арматури, покриття арматури, двошарову герметизацію та захист анкерних кріплень.
Обмежена модифікація конструкції
Конструкції з попередньо напруженого бетону є складними. Після того, як сухожилля були натягнуті та закріплені, залишається мало можливостей для змін. Будь-які модифікації мають бути проаналізовані та виконані навченими інженерами та висококваліфікованими будівельниками.
Якщо вам подобається наша сторінка, поділіться нею з друзями & Facebook
