Katram būvinženim ir jāzina atbilde uz šo jautājumu, jo tas tiek uzskatīts par svarīgāko jautājumu inženierim.
Spriegots betons ir viena no svarīgākajām būvniecības daļām, un jums vajadzētu, un jums ir jābūt atbilstošām zināšanām par to. Ļaujiet mums to saprast detalizēti.
Iepriekš saspriegta betona konstrukcija atšķiras no parastās dzelzsbetona konstrukcijas, pateicoties sākotnējai konstrukcijas slodzei pirms tās izmantošanas. Sākotnējā slodze vai nospriegojums tiek izmantots, lai konstrukcija varētu novērst slodzes, kas rodas tās ekspluatācijas laikā. XIX gadsimta beigās tika ieviesta konstrukciju spriegošana. Pirmssprieguma koncepcija pastāvēja pirms pielietošanas betonā.
Ir sniegti divi priekšspriegojuma piemēri pirms spriegotā betona izstrādes
Metāla joslu stiprināšana pie koka mucām Metāla joslas izraisa sākotnējās stīpas saspiešanas stāvokli, lai novērstu stīpas spriegumu, ko izraisa šķidruma piepildīšana mucās
Spieķu priekšspriegojums velosipēdu ritenī. Spieķu priekšspriegums velosipēdu riteņos tiek pielietots tādā mērā, ka vienmēr būs spriedzes atlikums spieķī
Betonam tiek radīti iekšējie spriegumi (parasti ar spriegota tērauda palīdzību) šādu iemeslu dēļ. Betona stiepes izturība ir tikai aptuveni 8% līdz 14% no tā spiedes stiprības. Plaisas parasti sākas slogošanas elementu, piemēram, siju un plātņu, iekraušanas sākumposmā. Lai novērstu šādas plaisas, spiedes spēku var piemērot piemērotā veidā perpendikulārā virzienā. Iepriekšspriegošana uzlabo lieces, deformācijas un deformācijas spējas. Caurulēs un šķidrumu uzglabāšanas tvertnēs stieņu stiepes spriegumus var efektīvi novērst ar cirkulāru iepriekšspriegumu.
Nākamajā zīmējumā izskaidrota iepriekšsprieguma piemērošana.
Pirms betonēšanas novietojiet un stiept vieglus tērauda stieņus
Attēls - Betona siju presēšana ar viegla tērauda stieņiem
Vieglas tērauda stieņi ir izstiepti un ap tiem ielej betonu. Pēc betona sacietēšanas atbrīvojas stieņu spriegums. Stieņi mēģinās atgūt savu sākotnējo garumu, bet to novērš apkārtējais betons, kuram tērauds ir piesaistīts. Tādējādi betons tagad ir efektīvi saspiešanas stāvoklī. Tas spēj novērst stiepes spriegumu, piemēram, radot slodzi, kas parādīta nākamajā zīmējumā.
Bet agrie iepriekšējās spriedzes mēģinājumi nebija pilnīgi veiksmīgi. Tika novērots, ka pirmssprieguma ietekme laika gaitā samazinājās. Biedru slodzes izturība bija ierobežota. Ilgstošas slodzes laikā tika konstatēts, ka locekļi neizdodas. Tas bija saistīts ar šādu iemeslu. Betons ar laiku samazinās. Turklāt ilgstošā slodzē betona celma palielinās laikā, kad palielinās. Tas ir pazīstams kā creep celms. Griešanās un saraušanās dēļ garuma samazinājums ir piemērojams arī iegultajam tēraudam, kas izraisa ievērojamu stiepes deformācijas zudumu.
Spriegojuma tērauda formas
Vadi - Spriegošanas stieple ir viena vienība no tērauda.
Stipri - divi, trīs vai septiņi vadi tiek savīti, lai izveidotu iepriekš nospriegotu auklu.
Tendons - virkne šķiedru vai stiepļu tiek savīti, lai izveidotu iepriekš nospriegotu cīpslu.
Kabelis - cīpslu grupa veido spriegošanas kabeli.
Bāri - cīpslu var veidot no viena tērauda stieņa. Bāra diametrs ir daudz lielāks nekā stieples diametrs.
Betona-tērauda interfeisa raksturs
Saistīta cīpsla - ja ir pietiekama saikne starp saspiešanas cīpslu un betonu, to sauc par sašūto cīpslu. Iepriekš nospriegotas un iegremdētas cīpslas ir sasaistītas cīpslas.
Nesaistīta cīpsla - Ja starp saspiešanas cīpslu un betonu nav saiknes, to sauc par nesaistītu cīpslu. Ja pēc pēcspriegošanas netīrumi nav pielietoti, cīpslas ir nesaistīta cīpsla. Iekraušanas posmi Iepriekš spriegoto locekļu analīze dažādos slogošanas posmos var būt atšķirīga.
Iekraušanas posmi ir šādi.
1) Sākotnējais: To var iedalīt divos posmos.
a) Tērauda spriegošanas laikā
b) Pārnesot spriegojumu uz betonu.
2) Starpprodukts: Tas ietver slodzes, kas rodas iepriekš nospriegoto locekļu transportēšanas laikā.
3) Galīgais: To var iedalīt divos posmos.
a) Ekspluatācijas laikā ekspluatācijas laikā.
b) pie gala, ekstrēmo notikumu laikā
Priekšsprieguma priekšrocības
Betona iepriekšspriegumam ir vairākas priekšrocības, salīdzinot ar tradicionālo dzelzsbetona (RC) bez iepriekšspriegošanas. Pilnīgi spriegots betona elements parasti tiek pakļauts saspiešanai ekspluatācijas laikā. Tas novērš vairākus betona trūkumus. Nākamajā tekstā plaši pieminētas spriegotā betona elementa priekšrocības ar līdzvērtīgu RC elementu. Par katru efektu tiek uzskaitīti ieguvumi.
Sadaļa paliek nekrāsota zem slodzes.
Tērauda korozijas samazināšana Ilgizturības pieaugums.
Tiek izmantota pilna sadaļa
Augstāks inerces moments (augstāks stīvums)
Mazāk deformācijas (uzlabota izmantojamība).
Bīdes spējas palielināšana.
Piemērots lietošanai spiedtvertnēs, šķidrumu aizturošajās konstrukcijās.Paaugstināta veiktspēja (izturība) dinamiskā un noguruma slodzē.
Augstas sprieguma un dziļuma attiecības Lielāki diapazoni ir iespējami ar iepriekšspriegumu (tilti, ēkas ar lielām kolonnām).
Nespriegota plāksne 28: 1 Spriegota plāksne 45: 1 Tāda paša diapazona gadījumā, mazāk dziļums nekā RC loceklim.
Pašmasas samazināšana.
Vairāk estētisku pievilcību slaidu sekciju dēļ
Ekonomiskākas sadaļas.
Piemērota saliekamajai konstrukcijai
Saliekamās konstrukcijas priekšrocības ir šādas.
Ātra konstrukcija
Labāka kvalitātes kontrole
Samazināta apkope, kas ir piemērota atkārtotai būvniecībai.
Veidņu samazināšana.
Standarta formu pieejamība.
Pēc spriegošanas
Iepriekšējos gados ir izveidojušās spriegošanas sistēmas, un dažādi uzņēmumi ir patentējuši savus produktus. Sīkāka informācija par sistēmām ir iekļauta uzņēmumu publicētajos produktu katalogos un brošūrās. IS 1343: 1980 12. nodaļā ir vispārīgas iepriekšsprieguma vadlīnijas. Šajā sadaļā sniegtā informācija ir ievaddaļa, uzsverot sistēmu pamatjēdzienus. Priekšsprieguma sistēmas un ierīces ir aprakstītas divu veidu spriegošanas, pirmsspriegošanas un pēcspriegošanas veidiem atsevišķi. Šī sadaļa attiecas uz spriegošanu pēc tam. Iepriekšējās spriegošanas sistēmas un ierīces aptver iepriekšēju spriegošanu. Pēc spriegošanas spriegums tiek pielietots cīpslām pēc betona sacietēšanas. Turpmāk ir aprakstīti pēcpriegošanas posmi.
Post-spriegošanas posmi
Pēc spriegošanas sistēmām cīpslu (vai virvju) kanāli tiek novietoti kopā ar stiprinājumu pirms betona liešanas. Pēc betona liešanas kanālos ievieto cīpslas. Caurule novērš saskari starp betonu un cīpslām spriegošanas laikā. Atšķirībā no iepriekšējās spriegošanas, cīpslas tiek izvilktas ar reakciju pret sacietējušu betonu.Ja kanāli ir piepildīti ar javas, tad tas ir pazīstams kā piesaistīts pēcspriegojums. Mūris ir tīra cementa pasta vai smilšu cementa javas, kas satur piemērotu maisījumu.
Pēc nesaistītas pēcspriegošanas, kā norāda nosaukums, cauruļvadi nekad nav iegremdēti un cīpslu spriegums ir tikai gala stiprinājumiem. Nākamajā zīmējumā parādīts shematisks attēlots rievots spriegots elements. Cauruļvada profils ir atkarīgs no atbalsta apstākļiem. Vienkārši atbalstamam elementam cauruļvads starp galiem ir sagriezts. Pastāvīgam loceklim kanāla sagrūšana spārnā un cilpām virs atbalsta.
Dažādi posmi pēc spriegošanas ir apkopoti šādi.
Betona liešana.
Cīpslu izvietošana.
Nostiprinājuma bloka un domkrata izvietošana.
Ķīļu sēdekļi.
Cīpslu griešana
Dzelzsbetons (RC) ir kompozītmateriāls, kurā betona relatīvā zemā stiepes izturība un elastīgums tiek kompensēts ar pastiprinājumu, kam ir lielāka stiepes izturība vai elastīgums. Armatūra parasti ir, bet ne vienmēr, tērauda stiegrojuma stieņi (rebar) un parasti tiek betonēti pasīvi betonā pirms betona komplektiem. Pastiprināšanas shēmas parasti ir konstruētas tā, lai tās izturētu stiepes spriegumus konkrētos betona apgabalos, kas var izraisīt nepieņemamu plaisu un / vai strukturālu kļūmi. Moderns dzelzsbetons var saturēt dažādus stiprinošus materiālus, kas izgatavoti no tērauda, polimēriem vai alternatīviem kompozītmateriāliem kopā ar stiegrojumu. Pastiprināti var pastiprināt arī dzelzsbetonu (spriegojot), lai uzlabotu galīgās konstrukcijas darbību darba slodzēs. Amerikas Savienotajās Valstīs visbiežāk izmantotās metodes ir pazīstamas kā pirmsspriegošana un pēcspriegošana.
Spēcīgai, elastīgai un izturīgai konstrukcijai armatūrai ir jābūt vismaz šādām īpašībām:
Augsts relatīvais stiprums.
Augsta stiepes deformācijas izturība.
Laba saikne ar betonu neatkarīgi no pH, mitruma un līdzīgiem faktoriem.
Termiskā savietojamība, kas nerada nepieņemamus spriegumus, reaģējot uz mainīgo temperatūru.
Izturība betona vidē neatkarīgi no korozijas vai noturīga stresa.
Izmantošana būvniecībā
Sagrada Família jumta konstrukcijas celtņi (2009)
· Ar dzelzsbetonu, ieskaitot plātnes, sienas, sijas, kolonnas, pamatus, rāmjus un daudz ko citu, var uzbūvēt dažāda veida konstrukcijas un to sastāvdaļas.
Dzelzsbetons var tikt klasificēts kā betons vai ieklāts betons.
Visefektīvāko grīdas sistēmu izstrāde un ieviešana ir būtiska, lai radītu optimālas celtniecības struktūras. Nelielas izmaiņas grīdas sistēmas projektēšanā var būtiski ietekmēt materiālu izmaksas, būvniecības grafiku, galīgo izturību, ekspluatācijas izmaksas, ēkas noslogojumu un gala izmantošanu.
Bez stiprinājuma modernu konstrukciju būvniecība ar betona materiālu nebūtu iespējama.
Galvenās īpašības
Trīs fizikālās īpašības nodrošina dzelzsbetona īpašās īpašības:
Betona termiskās izplešanās koeficients ir līdzīgs tērauda termiskās izplešanās koeficientam, novēršot lielas iekšējās spriedzes, ko izraisa termiskās izplešanās vai saraušanās atšķirības.
Kad cementa masa iestrādā betonā, tas atbilst tērauda virsmas detaļām, ļaujot efektīvi strādāt starp dažādiem materiāliem. Parasti tērauda stieņi tiek rupjoti vai gofrēti, lai vēl vairāk uzlabotu saikni starp betonu un tēraudu.
Sārmainā ķīmiskā vide, ko nodrošina sārmu rezerves (KOH, NaOH) un portlandīts (kalcija hidroksīds), kas atrodas sacietējušajā cementa pastā, izraisa pasīvā plēves veidošanos uz tērauda virsmas, padarot to daudz izturīgāku pret koroziju, nekā tas būtu jābūt neitrālos vai skābos apstākļos. Kad cementa pasta tiek pakļauta gaisam un meteoriskais ūdens reaģē ar atmosfēras CO2, portlandīts un sacietējušās cementa pastas kalcija silikāta hidrāts (CSH) pakāpeniski karbonējas un augstais pH pakāpeniski samazinās no 13,5 līdz 12,5 līdz 8,5, pH. ūdenī, kas ir līdzsvarā ar kalcītu (kalcija karbonātu), un tērauds vairs nav pasivēts.
Parasti, lai dotu priekšstatu par apjomiem, tērauds ir aizsargāts ar pH virs ~ 11, bet sāk sabojāt zem ~ 10 atkarībā no tērauda īpašībām un vietējiem fizikāli ķīmiskajiem apstākļiem, kad betons kļūst gāzēts. betona karbonizācija kopā ar hlorīda iekļūšanu ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc dzelzsbetona stieņi ir bojāti.
Parastajam dzelzsbetonam nepieciešamais tērauda relatīvais šķērsgriezuma laukums parasti ir diezgan mazs un svārstās no 1% lielākajā daļā siju un plātņu līdz 6% dažās kolonnās. Armatūras stieņi parasti ir apaļas šķērsgriezumā un atšķiras ar diametru. Dzelzsbetona konstrukcijām dažkārt ir tādi noteikumi kā ventilējami dobie serdeņi, lai kontrolētu to mitrumu un mitrumu.
Betona (neatkarīgi no stiprinājuma) stiprības raksturlielumi gar vertikālo dzelzsbetona elementu šķērsgriezumu ir neviendabīgi
Siju stiprināšana un terminoloģija
Divas krustojošās sijas, kas ir neatņemamas stāvvietas garāžas plātnes sastāvā un kurās būs gan pastiprinošais tērauds, gan kabeļi, savienojuma kastes un citi elektriskie komponenti, kas nepieciešami, lai uzstādītu virsgaismas apgaismojumu garāžas līmenim zem tā.
Sliedes moments izliekas, radot nelielu izliekumu. Pēc izliekuma ārējās virsmas (stiepes virsmas) betonam ir stiepes spriedze, savukārt iekšējās virsmas (saspiešanas sejas) gadījumā tas saskaras ar saspiešanas stresu.
Vienkārši pastiprināts staru kūlis ir tāds, kurā betona elements tiek pastiprināts tikai pie stiepes virsmas, un armatūra, ko sauc par spriegojuma tēraudu, ir konstruēta tā, lai izturētu spriegumu.
Divkārši pastiprināts staru kūlis ir tāds, kurā papildus stiepes stiprinājumam betona elementu pastiprina arī saspiešanas virsma, lai palīdzētu betonam pretoties saspiešanai. Pēdējo pastiprinājumu sauc par kompresijas tēraudu. Ja betona saspiešanas zona nav pietiekama, lai izturētu saspiešanas momentu (pozitīvo momentu), tad, ja arhitekts ierobežo sekcijas izmērus, jānodrošina papildu pastiprinājums.
Nepietiekami nostiprināts staru kūlis ir tāds, kurā stiepes stiprinājuma sprieguma spēja ir mazāka nekā betona un kompresijas tērauda kombinētā saspiešanas spēja (stiegrota ar stiepes virsmu). Ja dzelzsbetona elements ir pakļauts arvien lielākam lieces momentam, sprieguma tērauds iegūst, bet betons nesasniedz galīgo bojājuma stāvokli. Kā sprieguma tērauda raža un stiepšanās, "nepietiekami nostiprināts" betons arī iegūst kaļamā veidā, parādot lielu deformāciju un brīdinājumu pirms tā galīgās kļūmes. Tādā gadījumā tērauda ienesīguma spriegums nosaka konstrukciju.
Pārlieku pastiprināts staru kūlis ir tāds, kurā stiepes tērauda stiepes spēja ir lielāka par betona un kompresijas tērauda kombinēto saspiešanas jaudu (stiegrota ar stiepes virsmu). Līdz ar to "dzelzsbetona" plāksne neizdodas saspiežot saspiešanas zonas betonu un pirms sprieguma zonas tērauda ražas, kas nesniedz brīdinājumu pirms atteices, jo kļūme ir tūlītēja.
Līdzsvarota stiegrojuma staru kūlis ir tāds, kurā gan saspiešanas, gan stiepes zonas sasniedz to pašu uzlikto slodzi uz staru kūļa, bet betons sasmalcinās un stiepes tērauds dos vienlaicīgi. Šis dizaina kritērijs tomēr ir tikpat riskants kā pār dzelzsbetons, jo atteice ir pēkšņa, jo betons vienlaikus sasmalcina stiepes tērauda ražu, kas dod ļoti mazu brīdinājumu par stresu, ko izraisa spriedzes atteice.
Tērauda dzelzsbetona momenta nesošus elementus parasti vajadzētu veidot tā, lai tie būtu nepietiekami nostiprināti, lai struktūras lietotāji saņemtu brīdinājumu par gaidāmo sabrukumu.
Raksturīgais stiprums ir materiāla stiprums, kur mazāk par 5% parauga ir zemāks stiprums.
Konstrukcijas stiprums vai nominālais stiprums ir materiāla stiprums, ieskaitot materiāla drošības faktoru. Drošības faktora vērtība parasti ir robežās no 0,75 līdz 0,85 pieļaujamā stresa projektā.
Galīgais robežstāvoklis ir teorētisks neveiksmes punkts ar zināmu varbūtību. To nosaka saskaņā ar faktiskajām slodzēm un aprēķinātajām pretestībām.
