Ưu nhược điểm quan trọng của bê tông cốt thép dự ứng lực. Bê tông cốt thép dự ứng lực Ưu điểm của công nghệ bê tông cốt thép dự ứng lực

Thực chất của bê tông cốt thép. Ưu điểm và nhược điểm của nó

Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng phức tạp bao gồm bê tông và thép phụ kiện, biến dạng cùng nhau cho đến sự phá hủy cấu trúc.

Trong định nghĩa trên, các từ khóa được đánh dấu phản ánh bản chất của tài liệu. Để xác định vai trò của từng khái niệm được nêu bật, chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn bản chất của từng khái niệm đó.

Bê tông là một loại đá nhân tạo, giống như bất kỳ vật liệu đá nào khác, có khả năng chịu nén đủ cao và độ bền kéo của nó nhỏ hơn 10 - 20 lần.

Cốt thép có khả năng chống chịu nén và căng khá cao.

Kết hợp hai vật liệu này trong một cho phép bạn sử dụng hợp lý những ưu điểm của từng loại.

Ví dụ bê tông dầm, xem xét cường độ của bê tông được sử dụng như thế nào trong một phần tử chịu uốn (Hình 1a). Khi dầm bị uốn cong bên trên lớp trung hòa, ứng suất nén phát sinh và vùng dưới bị kéo căng. Ứng suất lớn nhất trong các mặt cắt sẽ nằm trong các sợi cực trên và dưới của mặt cắt Ngay khi tải dầm, ứng suất trong vùng chịu kéo đạt đến độ bền kéo cuối cùng R bt, sợi cạnh sẽ bị gãy, tức là vết nứt đầu tiên sẽ xuất hiện. Điều này sẽ được theo sau bởi sự phá hủy giòn, tức là gãy dầm. Ứng suất trong vùng nén của bê tông s bc tại thời điểm phá hủy sẽ chỉ bằng 1/10 ¸ 1/15 cường độ cuối cùng của bê tông khi nén R b, I E. cường độ của bê tông trong vùng nén sẽ được sử dụng từ 10% trở xuống.

Ví dụ bê tông cốt thép dầm với cốt thép xem xét cường độ của bê tông và cốt thép được sử dụng như thế nào ở đây. Các vết nứt đầu tiên trong vùng chịu kéo của bê tông sẽ xuất hiện ở tải trọng thực tế giống như trong dầm bê tông. Nhưng, không giống như một dầm bê tông, sự xuất hiện của một vết nứt không dẫn đến sự phá hủy của một dầm bê tông cốt thép. Sau khi xuất hiện vết nứt, lực kéo ở phần có vết nứt sẽ bị cốt thép hấp thụ, và dầm sẽ có khả năng hấp thụ tải trọng ngày càng tăng. Sự phá hủy của một dầm bê tông cốt thép sẽ chỉ xảy ra khi ứng suất trong cốt thép đạt đến điểm chảy, và ứng suất trong vùng nén đạt đến cường độ cuối cùng của bê tông khi nén. Đồng thời, lúc đầu, khi đạt đến điểm chảy s tek trong cốt thép, dầm bắt đầu uốn cong mạnh do sự phát triển của biến dạng dẻo trong cốt thép. Quá trình này tiếp tục cho đến khi bê tông trong vùng nén bị nghiền nát khi nó đạt đến cường độ nén cuối cùng R b. Vì mức ứng suất trong bê tông và cốt thép ở trạng thái này lớn hơn nhiều so với giá trị R bt, thì điều này có nghĩa là nó phải được gây ra bởi tải trọng lớn hơn ( n trong bộ lễ phục. 1-b). Đầu ra- tính hiệu quả của bê tông cốt thép là lực kéo được cốt thép cảm nhận và lực nén - bởi bê tông. Kể từ đây, mục đích chính của phụ kiện trong bê tông cốt thép bao gồm thực tế là chính cô ấy phải cảm nhận lực căng do cường độ kéo không đáng kể của bê tông. Bằng cách gia cố, khả năng chịu lực của phần tử uốn cong, so với bê tông, có thể tăng hơn 20 lần.

Biến dạng khớp của bê tông và cốt thép lắp đặt trong nó được đảm bảo bởi lực kết dính phát sinh trong quá trình đông cứng của hỗn hợp bê tông. Trong trường hợp này, sự kết dính được hình thành do một số yếu tố, cụ thể: thứ nhất là do sự kết dính (dán) của hồ xi măng với cốt thép (rõ ràng là tỷ trọng của thành phần kết dính này là nhỏ); thứ hai, do sự nén của cốt thép với bê tông do nó bị co ngót trong quá trình đông cứng; thứ ba, do bê tông dính cơ học trên bề mặt tuần hoàn (có rãnh) của cốt thép. Đương nhiên, thành phần bám dính này có ý nghĩa quan trọng nhất đối với cốt thép định kỳ, do đó, độ bám dính của cốt thép định kỳ với bê tông cao hơn nhiều lần so với cốt thép có bề mặt nhẵn.

Sự tồn tại của bê tông cốt thép và độ bền tốt của nó hóa ra là có thể do sự kết hợp có lợi của một số tính chất cơ lý quan trọng của bê tông và cốt thép, cụ thể là:

1) bê tông khi đông cứng, bám chắc vào cốt thép và khi chịu tải trọng, cả hai vật liệu này cùng bị biến dạng;

2) bê tông và thép có các giá trị gần nhau của hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính. Đó là lý do tại sao khi nhiệt độ môi trường thay đổi trong khoảng +50 o C ¸ -70 o C, không có sự phá vỡ độ bám dính giữa chúng, vì chúng bị biến dạng bởi cùng một lượng;

3) bê tông bảo vệ cốt thép khỏi bị ăn mòn và tác động trực tiếp của lửa. Trường hợp đầu tiên đảm bảo độ bền của bê tông cốt thép, và trường hợp thứ hai - khả năng chống cháy của nó trong trường hợp hỏa hoạn. Chiều dày của lớp bảo vệ bê tông được xác định chính xác từ các điều kiện đảm bảo độ bền yêu cầu và khả năng chống cháy của bê tông cốt thép.

Khi sử dụng bê tông cốt thép làm vật liệu xây dựng kết cấu, cần hiểu rõ ưu nhược điểm của vật liệu, từ đó có thể sử dụng nó một cách hợp lý, giảm ảnh hưởng bất lợi của những khuyết điểm của nó đối với tính năng của kết cấu.

ĐẾN công trạng(đặc tính tích cực) của bê tông cốt thép bao gồm:

1. Độ bền - với hoạt động thích hợp, kết cấu bê tông cốt thép có thể phục vụ vô thời hạn mà không làm giảm khả năng chịu lực.

2. Khả năng chống chịu tải tĩnh và tải trọng động tốt.

3. Khả năng chống cháy.

4. Chi phí vận hành thấp.

5. Giá rẻ và hiệu suất tốt.

Đến chính nhược điểm của bê tông cốt thép kể lại:

1. Trọng lượng chết đáng kể. Nhược điểm này ở một mức độ nào đó được loại bỏ khi sử dụng cốt liệu nhẹ, cũng như khi sử dụng kết cấu rỗng và tường mỏng cấp tiến (nghĩa là, bằng cách chọn hình dạng hợp lý của các mặt cắt và đường viền của kết cấu).

2. Khả năng chống nứt của bê tông cốt thép thấp (từ ví dụ đã xét ở trên cho thấy bê tông chịu kéo nên có vết nứt trong quá trình vận hành của kết cấu, điều này không làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu). Nhược điểm này có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng bê tông cốt thép dự ứng lực, đây là một phương pháp triệt để để tăng khả năng chống nứt của nó (bản chất của bê tông cốt thép dự ứng lực được thảo luận trong chủ đề 1.3 dưới đây.

3. Tăng khả năng dẫn âm và dẫn nhiệt của bê tông trong một số trường hợp đòi hỏi thêm chi phí cho việc cách nhiệt hoặc cách âm của các tòa nhà.

4. Không thể kiểm soát đơn giản để kiểm tra sự gia cố của phần tử được sản xuất.

5. Khó khăn trong việc tăng cường các kết cấu bê tông cốt thép hiện có trong quá trình xây dựng lại các tòa nhà, khi tải trọng lên chúng tăng lên.

Bê tông cốt thép ứng suất trước: bản chất và các phương pháp tạo ứng suất trước

Đôi khi sự hình thành các vết nứt trong các kết cấu không thể chấp nhận được đối với các điều kiện vận hành (ví dụ, trong bể chứa; đường ống; các kết cấu hoạt động dưới tác động của môi trường xâm thực). Để loại bỏ nhược điểm này của bê tông cốt thép, người ta sử dụng kết cấu ứng suất trước. Do đó, có thể tránh xuất hiện các vết nứt trên bê tông và giảm biến dạng của kết cấu trong giai đoạn vận hành.

Hãy xem xét một định nghĩa ngắn gọn về bê tông cốt thép ứng suất trước.

Một kết cấu bê tông cốt thép được gọi là ứng suất trước, trong đó, trong quá trình sản xuất, ứng suất nén đáng kể được tạo ra trong bê tông của phần kết cấu đó chịu căng trong quá trình hoạt động (Hình 2).

Theo quy luật, ứng suất nén ban đầu trong bê tông được tạo ra bằng cách sử dụng cốt thép cường độ cao căng trước

Điều này làm tăng độ dẻo dai và độ cứng chống đứt gãy của kết cấu, cũng như tạo điều kiện cho việc sử dụng cốt thép cường độ cao, dẫn đến tiết kiệm kim loại và giảm giá thành của kết cấu.

Giá thành cụ thể của cốt thép giảm khi cường độ của cốt thép tăng lên. Do đó, phụ kiện độ bền cao có lợi hơn nhiều so với những phụ kiện thông thường. Tuy nhiên, không nên sử dụng cốt thép cường độ cao trong kết cấu không có ứng suất trước, vì ở ứng suất kéo cao trong cốt thép sẽ mở đáng kể các vết nứt trong vùng chịu kéo của bê tông, đồng thời làm giảm tính năng yêu cầu của kết cấu.

Thuận lợi bê tông cốt thép ứng suất trước loại thông thường trước hết có khả năng chống nứt cao; tăng độ cứng của kết cấu (do sự uốn ngược thu được trong quá trình nén của kết cấu); khả năng chống chịu tải động tốt hơn; chống ăn mòn; Độ bền; cũng như hiệu quả kinh tế nhất định đạt được khi sử dụng cốt thép cường độ cao.

Trong dầm ứng suất trước chịu tải (Hình 2), bê tông chỉ chịu ứng suất kéo sau khi ứng suất nén ban đầu đã bị hủy bỏ. Ví dụ về hai dầm cho thấy rằng các vết nứt trong một dầm ứng suất trước được hình thành ở tải trọng cao hơn, nhưng tải trọng phá vỡ đối với cả hai dầm là gần nhau về giá trị, vì ứng suất cuối cùng trong cốt thép và bê tông của các dầm này là như nhau. Độ võng của dầm ứng suất trước cũng ít hơn nhiều.

Trong sản xuất kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực trong nhà máy, có thể thực hiện hai phương án cơ bản để tạo ứng suất trước trong bê tông cốt thép:

ứng suất trước với lực căng của cốt thép trên các điểm dừng và trên bê tông.

Khi kéo các điểm dừng cốt thép được đưa vào khuôn trước khi phần tử được đổ bê tông, một đầu của nó được cố định trên thanh chặn, đầu kia được kéo bằng kích hoặc thiết bị khác đến một lực căng có kiểm soát. Sau đó, sản phẩm được đổ bê tông, hấp và sau khi bê tông đã đạt được cường độ khối cần thiết để nhận biết độ nén R bp các phụ kiện được phát hành từ các điểm dừng. Cốt thép, cố gắng rút ngắn trong giới hạn của biến dạng đàn hồi, khi có sự kết dính với bê tông, kéo theo và nén nó (Hình 3-a).

Khi căng cốt thép trên bê tông (Hình 3-b)đầu tiên, một cấu kiện bê tông hoặc cốt thép yếu được chế tạo, sau đó khi bê tông đạt cường độ R bp tạo ra một ứng suất nén sơ bộ trong nó. Điều này được thực hiện theo cách sau: cốt thép ứng suất trước được chèn vào các rãnh hoặc rãnh còn lại trong quá trình đổ bê tông của cấu kiện, và được căng với sự trợ giúp của kích, nằm trực tiếp trên phần cuối của sản phẩm. Trong trường hợp này, quá trình nén của bê tông đã xảy ra trong quá trình căng cốt thép. Với phương pháp này, ứng suất trong cốt thép được khống chế sau khi kết thúc quá trình nén bê tông. Các rãnh trong bê tông, vượt quá đường kính của cốt thép từ (5 - 15) mm, được tạo ra bằng cách đặt các ống chống rỗng sau đó được loại bỏ (xoắn ốc bằng thép, ống cao su, v.v.). Sự kết dính của cốt thép với bê tông đạt được là do sau khi nén chúng được bơm vào (hồ xi măng hoặc vữa được bơm vào các kênh dưới áp lực thông qua các tees - các nhánh được đặt trong quá trình sản xuất phần tử). Nếu cốt thép ứng suất trước nằm ở bên ngoài phần tử (cốt thép vòng của đường ống, bể chứa, v.v.) thì việc quấn cốt thép với lực nén đồng thời bê tông được thực hiện bằng máy quấn đặc biệt. Trong trường hợp này, sau khi căng cốt thép, một lớp bê tông bảo vệ được rải lên bề mặt của cấu kiện.

Ứng suất lực đẩy là một phương pháp công nghiệp hơn trong sản xuất nhà máy. Lực căng trên bê tông được sử dụng chủ yếu cho các cấu trúc quy mô lớn được tạo ra tại chỗ.

Sức căng cốt thép các điểm dừng có thể được thực hiện không chỉ với một giắc cắm, mà còn bằng điện nhiệt. Để làm điều này, các thanh có đầu đảo chiều được nung nóng với dòng điện đến 300 - 350 ° C, đưa vào khuôn và cố định ở các điểm dừng của khuôn. Khi chiều dài ban đầu được phục hồi trong quá trình làm mát, cốt thép được kéo căng. Phần ứng cũng có thể được căng bằng phương pháp điện cơ (nó là sự kết hợp của hai phương pháp đầu tiên).

Bê tông cốt thép được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực xây dựng công nghiệp và dân dụng:

Trong các tòa nhà công nghiệp và dân dụng, bê tông cốt thép được sử dụng cho: móng, cột, tấm lợp và sàn, tấm tường, dầm và giàn, dầm cầu trục, tức là hầu như tất cả các yếu tố của khung của các tòa nhà một và nhiều tầng.

Kết cấu đặc biệt để xây dựng các khu liên hợp công nghiệp và dân dụng - tường chắn, boongke, silo, bể chứa, đường ống, tháp truyền tải điện, v.v.

Trong công trình thủy lợi và xây dựng đường bộ, đập, kè, cầu, đường, đường băng, ... được làm bằng bê tông cốt thép.

Đến danh mục: Gia cố công việc

Về bê tông cốt thép ứng suất trước

Kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng trong xây dựng hiện đại có một số nhược điểm. Một trong số đó là khối lượng bản thân lớn của bê tông cốt thép, bằng 2500 kg / m3 (kể cả cốt thép trung bình là 100 kg / m3). Điều này có ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trọng đến các kết cấu nằm ngang chịu uốn - bản, dầm, dầm, ... Dưới tác dụng của tải trọng, ở đây xuất hiện ứng suất kéo. Do đó, một lượng lớn cốt thép phải được đặt trong vùng tiết diện bị kéo căng của kết cấu bê tông cốt thép, điều này làm tăng diện tích mặt cắt và trọng lượng của kết cấu.

Một nhược điểm khác của kết cấu bê tông cốt thép là việc sử dụng không đầy đủ các đặc tính của cốt thép, cụ thể là cường độ chịu kéo của nó. Khi cường độ của các thanh cốt thép được sử dụng hết, bê tông bị nứt trong vùng chịu kéo của kết cấu, mặc dù ứng suất trong cốt thép không vượt quá cường độ chảy. Điều này là không thể chấp nhận được trong hoạt động của các cấu trúc.

Các nhược điểm nói trên được loại bỏ phần lớn trong kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước.

Bản chất của ứng suất trước (Hình 1) như sau. Cốt thép làm việc của kết cấu được kéo căng trước khi đổ bê tông và việc đổ bê tông được thực hiện ở trạng thái kéo căng. Sau khi bê tông đông cứng và đạt được cường độ cần thiết, lực căng sẽ được loại bỏ. Đồng thời, cốt thép có xu hướng co lại (co lại theo chiều dài) và truyền một phần lực nén sang bê tông xung quanh.

Do đó, bê tông trong kết cấu ứng suất trước, ngay cả trước khi nó được lắp đặt vào kết cấu và các tải trọng hoạt động khác nhau được truyền lên nó, đã chịu ứng suất nén, hoặc, như người ta nói, trạng thái ứng suất bên trong được tạo ra một cách nhân tạo trong kết cấu. , đặc trưng bởi bê tông chịu nén và chịu kéo cốt thép.

Trước khi bê tông trong kết cấu ứng suất trước, nhận thấy tải trọng thiết kế (vận hành), bắt đầu làm việc trong trạng thái căng, lực nén được tạo ra trước đó phải được dập tắt trong đó.

Sự có mặt của ứng suất trước làm cho kết cấu có thể tăng tải trọng so với kết cấu được gia cố theo cách thông thường, hoặc ở cùng một giá trị tải trọng, làm giảm kích thước của kết cấu, nghĩa là tiết kiệm bê tông và thép.

Lần đầu tiên, ý tưởng về các phần tử ứng suất trước (ép) làm việc ở trạng thái căng thẳng được đề xuất vào năm 1861 bởi một nhà khoa học Nga, viện sĩ A.V. Gadolin cho các thùng pháo.

Ưu điểm của kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực so với kết cấu thông thường như sau.

1. Khả năng chịu nén tốt của bê tông được phát huy hết tác dụng trên toàn bộ mặt cắt. Điều này làm cho nó có thể giảm tiết diện, do đó, thể tích và trọng lượng của các phần tử ứng suất trước 20-30% và giảm tiêu thụ vật liệu, đặc biệt là xi măng.

2. Do sử dụng tốt hơn các đặc tính của cốt thép trong kết cấu ứng suất trước, so với kết cấu thông thường, nên giảm tiêu hao cốt thép. Tiết kiệm cốt thép, đặc biệt hiệu quả và cần thiết khi sử dụng thép có cường độ chịu kéo cao đạt 40%.

3. Kết cấu với cốt thép ứng suất trước (cốt thép ứng suất) được đặc trưng bởi khả năng chống nứt cao, bảo vệ cốt thép không bị gỉ. Điều này có tầm quan trọng lớn đối với các cấu trúc chịu áp lực không đổi của nước hoặc bất kỳ chất lỏng và khí nào khác (đường ống, đập, hồ chứa, v.v.).

4. Do giảm khối lượng và trọng lượng của các phần tử bê tông cốt thép ứng suất, việc sử dụng các kết cấu đúc sẵn được tạo điều kiện thuận lợi.

Ví dụ về các kết cấu ứng suất trước đúc sẵn phổ biến nhất là tấm mái công nghiệp, dầm cầu trục, dầm mái, v.v.

Việc sử dụng ứng suất trước không chỉ có hiệu quả trong các kết cấu bê tông cốt thép đúc sẵn và đúc sẵn. Kết cấu nguyên khối đúc sẵn bao gồm các phần tử dự ứng lực đúc sẵn hấp thụ lực cùng với bê tông và cốt thép, được đặt thêm sau khi các phần tử đúc sẵn được lắp đặt vào vị trí thiết kế.

Khi lắp dựng các cấu trúc nguyên khối đúc sẵn, các phần tử đúc sẵn riêng lẻ được kết nối theo cách mà trong tương lai, trong quá trình vận hành, chúng hoạt động như một tổng thể. Điều này được thực hiện theo cách sau.

Trong quá trình sản xuất các phần tử đúc sẵn của cấu trúc nguyên khối đúc sẵn trong tương lai, chúng được để lại với các ổ cắm gia cố. Trong quá trình lắp đặt các phần tử này, các thanh cốt thép bổ sung được đặt trong các đường nối giữa chúng và hàn vào các đầu ra sao cho cốt thép của các phần tử lân cận là một tổng thể. Sau đó, các đường nối (hoặc khớp nối) được gia cố được đổ bê tông, hoặc, như người ta nói, nguyên khối. Sau khi bê tông đã đông cứng tại các mối nối và đường nối, một cấu trúc được gọi là kết cấu đúc sẵn.

Phương pháp này thường được sử dụng trong các cấu trúc của các tòa nhà nhiều tầng (Hình 1) và trong các cấu trúc không gian có đường viền cong - mái vòm và mái vòm.

Lúa gạo. 1. Mối nối cốt thép của dầm và tấm đúc sẵn của nhà công nghiệp nhiều tầng với việc đặt trong các cột của các đoạn ngắn cốt thép ba hàng: 1 - mối nối của thanh giằng với các đầu ra của cốt thép xà gồ, 2 - mối nối của cốt thép, 3 - cốt thép được đặt trong các đường nối giữa các tấm đúc sẵn

Một ví dụ về cấu trúc bê tông cốt thép nguyên khối độc đáo, lần đầu tiên được các nhà xây dựng Liên Xô thực hiện trong thực tế thế giới, là tháp truyền hình Ostankino (Hình 2, a) ở Moscow.

Tổng chiều cao của tháp là 525 m, tầng thấp hơn, lên đến mốc 17,5 m, bao gồm 10 trụ đỡ bằng bê tông cốt thép riêng biệt. Trên mốc này, lên đến mốc 63 m, các giá đỡ riêng lẻ được kết hợp thành một hình nón bê tông cốt thép với một bức tường vững chắc. Từ mốc 63 đến mốc 385, một tháp tháp bằng bê tông cốt thép có đường kính tương ứng là 18 và 8,2 m, với các bức tường dày từ 40 đến 35 cm (Hình 2, b). Thành thùng được gia cố bằng lưới kép làm bằng thép 35GS với định kỳ với tỷ lệ gia cường lên đến 230 kg / m3.

Các khung đặc biệt được lắp đặt giữa các lưới gia cố (Hình 2, c). Vị trí tương đối của các tấm chắn kim loại của ván khuôn bên trong và bên ngoài và lưới gia cường, và do đó, chiều dày của lớp bảo vệ bê tông được cố định bằng bu lông 9 với các ống nhựa đặt trên chúng (Hình 2, c).

Lúa gạo. 2. Tháp truyền hình Ostankino ở Mátxcơva: a - hình chiếu chung, b - tiết diện của thùng tháp, c - chi tiết lắp đặt ván khuôn và cốt thép trong thành thùng tháp; d - giá đỡ, 1 - phần hình nón của tháp, 3 - thân bê tông cốt thép, 4 - cơ sở dịch vụ, 5 - nhà hàng, 6 - ăng ten thép, 7 - tấm ván khuôn bên trong, 8 - tấm ván khuôn bên ngoài, 9 - bu lông, 10 - lưới gia cố, 11 - khung, 12 - ống nhựa của thùng tháp

Các sợi dây có đường kính 38 mm được sử dụng làm cốt thép dự ứng lực cho phần dưới và thân tháp, nằm trong tám tầng tính từ nền móng đến mốc 385. Chiều dài của các sợi dây đi qua các kênh bên trong các bức tường dao động từ 154 đến 344 m. Độ căng của dây được thực hiện bằng kích thủy lực; lực căng dây đạt 69 tf. Tổng cộng, 1.040 tấn cốt thép đã được đặt trong cấu trúc tháp.

Lúa gạo. 3. Các phần của bó gia cố dây: a - lỏng ở đầu, b - cố định ở đầu, c - nhiều hàng, d - từ nhóm dây; 1 - dây căng của bó, 2 - dây đan, 3 - xoắn ốc, 4 - dây ngắn, 5 - dây trung tâm, 6 - ống, 7 - dung dịch, 8 - nhóm dây, 9 - dây bổ sung

Là cốt thép ứng suất trước cho kết cấu ứng suất trước, nên sử dụng cốt thép có cơ tính cao hơn; điều này đạt được sự tiết kiệm lớn nhất trong việc gia cố, giảm tiết diện và trọng lượng của kết cấu.

Do đó, theo quy luật, kết cấu ứng suất trước được gia cố bằng cốt thép cường độ cao và các sản phẩm làm từ nó thuộc các loại sau: - thép cán nóng có biên dạng tuần hoàn loại A-Shv, được gia cường bằng hình vẽ; - thép cán nóng có biên dạng định kỳ cấp At-V và. At-VI, nhiệt cứng; - thép cán nóng có cấu tạo định kỳ loại A-IV và A-V; - dây gia cường cường độ cao, nhẵn và định kỳ cấp B-II và VR-P; sợi dây; dây chão; các bó (Hình 3) và các gói dây cường độ cao. Đối với kết cấu ứng suất trước, điều rất quan trọng là đảm bảo độ bám dính đáng tin cậy của bề mặt cốt thép với bê tông xung quanh.

Điều này giải thích việc sử dụng các sợi và dây thừng có hình dạng bề mặt phức tạp làm cốt thép ứng suất trước.

Sợi bảy dây được sản xuất từ ​​dây có đường kính 1,5-5 mm. Dây thừng nhiều sợi được làm từ dây có đường kính từ 1-3 mm. Bó bao gồm các dây nằm xung quanh chu vi, với số lượng từ 8 đến 48. Để duy trì vị trí tương đối của các dây bên trong bó, các đoạn dây xoắn ốc được lắp đặt sau mỗi 1-1,5 m. Ở những vị trí tương tự bên ngoài, bó được kéo lại với nhau bằng dây đan (Hình 3, a, c, d). Các bó cố định ở hai đầu (Hình 3, b) bao gồm 8-24 dây. Ở những nơi mà các dây ngắn 4 được lắp đặt dọc theo chiều dài của bó, các khe vẫn còn qua đó giữa bó được lấp đầy bằng dung dịch. Các bó nhiều hàng gồm các nhóm dây có đường kính lên đến 8 mm (Hình 3, c) được sử dụng trong các kết cấu kỹ thuật, chẳng hạn như cầu. Gói là một nhóm dây hoặc sợi được sắp xếp thành nhiều hàng theo chiều ngang và chiều dọc dọc theo một lưới hình học thông thường.

Lực căng cốt thép trong quá trình gia cố kết cấu ứng suất trước được thực hiện theo hai cách - trước hoặc sau khi đổ bê tông.

Căng thẳng trên khuôn hoặc điểm dừng. Khi gia cố bằng phương pháp này, các thanh cốt thép được căng trước khi đổ hỗn hợp bê tông vào. Lực kéo, đôi khi có độ lớn lên đến vài chục tấn, được cảm nhận bằng kết cấu thép mạnh mẽ mà sản phẩm được tạo ra, hoặc bằng các điểm dừng đặc biệt, do đó phương pháp này được gọi là bàn. Kết cấu được đổ bê tông với cốt thép căng. Khi các thanh tăng cường được tháo ra sau khi bê tông đã đông cứng, thì khả năng nén của bê tông đạt được là do sự kết dính giữa các thanh cốt thép chịu nén và bê tông đã đông cứng bao quanh chúng.

Việc giảm độ dài trong quá trình nén được hiển thị trên thang có điều kiện, vì mắt thường không thể nhận thấy được.

Với phương pháp này, lực căng (và do đó, ứng suất) của cốt thép được kiểm soát trước khi bê tông được nén.

Lực căng cốt thép trên bê tông. Trong trường hợp này, lực kéo của cốt thép được nhận biết không phải bằng hình dạng, mà được nhận biết bởi bê tông đã đông cứng. Phương pháp này được sử dụng chủ yếu để gia cố các kết cấu được lắp ráp từ các khối riêng lẻ. Phương pháp căng trên bê tông giúp cho việc lắp ráp các kết cấu có kích thước lớn (chiều dài lên đến 30 m trở lên) tại vị trí lắp đặt từ các bộ phận nhỏ riêng biệt, dễ dàng vận chuyển. Lực căng của cốt thép được kiểm soát trong quá trình giảm bê tông. Việc nén chỉ có thể được thực hiện sau khi bê tông đã đông cứng đã tích lũy đủ cường độ để hấp thụ các lực do các thiết bị căng tạo ra.

Các phương pháp căng cốt thép khác nhau được sử dụng: cơ khí - với sự trợ giúp của các kích đặc biệt; nhiệt điện, sử dụng đặc tính của một thanh thép để kéo dài ra khi bị nung nóng và điện cơ, là sự kết hợp của hai tính chất đầu tiên.

Có các phương pháp đặt cốt thép ứng suất trước: tuyến tính, trong đó đặt các thanh, bó dây hoặc gói riêng lẻ có chiều dài được đo chính xác và phương pháp đặt (cuộn) liên tục cốt thép trực tiếp từ cuộn dây lên các chốt của pallet quay hoặc sử dụng một máy cuộn chuyển động.

Các phương pháp xây dựng khung hiện đại sử dụng công nghệ kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực. Kết cấu ứng suất trước- kết cấu bê tông cốt thép, ứng suất được tạo ra một cách nhân tạo trong quá trình sản xuất, bằng cách căng một phần hoặc toàn bộ cốt thép đang làm việc (nén một phần hoặc toàn bộ bê tông).

Việc nén bê tông trong kết cấu ứng suất trước theo một giá trị xác định trước được thực hiện bằng cách căng các phần tử cốt thép, sau khi cố định và thả các thiết bị căng, chúng có xu hướng trở lại trạng thái ban đầu. Đồng thời, sự trượt của cốt thép trong bê tông được loại trừ bởi sự kết dính tự nhiên lẫn nhau của chúng, hoặc không có sự bám dính của cốt thép với bê tông - bằng cách neo nhân tạo đặc biệt của các đầu cốt thép trong bê tông.

Khả năng chống nứt của kết cấu ứng suất trước cao gấp 2 - 3 lần khả năng chống nứt của kết cấu bê tông cốt thép không ứng suất trước. Điều này là do thực tế là lực nén sơ bộ của bê tông bởi cốt thép vượt quá đáng kể biến dạng cuối cùng của lực căng bê tông.

Bê tông ứng suất trước cho phép giảm mức tiêu thụ thép khan hiếm trong xây dựng trung bình lên đến 50%. Việc nén sơ bộ các vùng bị kéo căng của bê tông làm chậm đáng kể mômen nứt trong các vùng bị kéo căng của các cấu kiện, hạn chế chiều rộng của khe hở và tăng độ cứng của các cấu kiện mà thực tế mà không ảnh hưởng đến cường độ của chúng.

Ưu điểm của công nghệ dự ứng lực cho bê tông cốt thép

Kết cấu ứng suất trước trở nên kinh tế cho các tòa nhà và kết cấu có nhịp, tải trọng và điều kiện vận hành trong đó việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép không có ứng suất trước là không thể về mặt kỹ thuật, hoặc gây ra việc tiêu thụ quá nhiều bê tông và thép để cung cấp độ cứng và khả năng chịu lực cần thiết của kết cấu .

Ứng suất trước, làm tăng độ cứng và khả năng chống hình thành các vết nứt của kết cấu, làm tăng sức chịu đựng của chúng khi làm việc dưới tác dụng của tải trọng lặp lại. Điều này là do sự giảm ứng suất trong cốt thép và bê tông gây ra bởi sự thay đổi độ lớn của tải trọng bên ngoài. Các cấu trúc và tòa nhà ứng suất trước được thiết kế chính xác sẽ an toàn hơn khi vận hành và đáng tin cậy hơn, đặc biệt là trong các khu vực địa chấn. Với sự gia tăng tỷ lệ cốt thép, khả năng chống địa chấn của kết cấu ứng suất trước trong nhiều trường hợp sẽ tăng lên. Điều này là do thực tế là do sử dụng vật liệu nhẹ hơn và bền hơn, các mặt cắt của kết cấu ứng suất trước trong hầu hết các trường hợp hóa ra nhỏ hơn so với kết cấu bê tông cốt thép không có ứng suất trước cùng khả năng chịu lực, và do đó, linh hoạt hơn và nhẹ.

Ở phần lớn các nước phát triển ở nước ngoài, bê tông cốt thép dự ứng lực được sử dụng với khối lượng ngày càng tăng để sản xuất kết cấu sàn và lớp phủ cho các tòa nhà với nhiều mục đích khác nhau, một phần đáng kể sản phẩm được sử dụng trong kết cấu công trình và xây dựng giao thông; việc sản xuất các yếu tố của thiết kế kiến ​​trúc bên ngoài của các tòa nhà xuất hiện.

Kinh nghiệm thế giới về sử dụng công nghệ tiền điện áp

Bê tông cốt thép nguyên khối chủ yếu được ứng suất trước trên thế giới. Trước hết, các cấu trúc nhịp lớn, các tòa nhà dân cư, đập, khu liên hợp năng lượng, tháp truyền hình và nhiều công trình khác đang được xây dựng theo cách này. Các tháp truyền hình làm bằng bê tông cốt thép dự ứng lực nguyên khối trông đặc biệt ấn tượng, trở thành điểm thu hút nhiều quốc gia và thành phố. Tháp truyền hình Toronto là công trình kiến ​​trúc bê tông cốt thép cao nhất thế giới. Chiều cao của nó là 555 m.

Mặt cắt ngang của tháp trefoil đã được chứng minh là rất thành công trong việc bố trí cốt thép dự ứng lực và đổ bê tông trong ván khuôn trượt. Thời điểm gió lật mà tòa tháp này được thiết kế là gần nửa triệu tấn mét với trọng lượng chết của phần mặt đất của tháp chỉ hơn 60 nghìn tấn.

Ở Đức và Nhật Bản, các bể chứa hình quả trứng cho các công trình xử lý được xây dựng rộng rãi từ bê tông cốt thép dự ứng lực nguyên khối. Đến nay, các hồ chứa như vậy đã được xây dựng với tổng dung tích hơn 1,2 triệu mét khối. Các cấu trúc riêng biệt kiểu này có dung tích từ 1 đến 12 nghìn mét khối.

Ở nước ngoài, các tấm đá nguyên khối có nhịp tăng lên với sức căng cốt thép trên bê tông ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn. Chỉ riêng ở Hoa Kỳ, hơn 10 triệu mét khối công trình kiến ​​trúc như vậy được xây dựng hàng năm. Một số lượng đáng kể các tấm như vậy đang được xây dựng ở Canada.

Gần đây, cốt thép ứng suất trước trong các kết cấu nguyên khối ngày càng được sử dụng nhiều hơn mà không có chất kết dính với bê tông, tức là các kênh không được bơm vào, và cốt thép được bảo vệ khỏi ăn mòn bằng các lớp vỏ bảo vệ đặc biệt hoặc được xử lý bằng các hợp chất chống ăn mòn. Do đó, các cây cầu, các tòa nhà nhịp lớn, các tòa nhà cao tầng và các vật thể tương tự khác được dựng lên.

Ngoài các mục đích xây dựng truyền thống, bê tông cốt thép dự ứng lực nguyên khối đã được ứng dụng rộng rãi trong các tàu lò phản ứng và vỏ ngăn cho các nhà máy điện hạt nhân. Tổng công suất của các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới vượt quá 150 triệu kW, trong đó công suất của các nhà máy, tàu lò phản ứng và vỏ bao được xây bằng bê tông cốt thép dự ứng lực nguyên khối là gần 40 triệu kW. Vỏ chứa cho các nhà máy điện hạt nhân đã trở thành bắt buộc. Chính việc không có lớp vỏ như vậy đã gây ra thảm họa Chernobyl.

Các giàn khoan dầu khí ngoài khơi là một ví dụ điển hình về khả năng xây dựng của bê tông cốt thép dự ứng lực. Hơn hai chục công trình kiến ​​trúc hoành tráng như vậy đã được dựng lên trên thế giới.

Nền tảng Troll được xây dựng vào năm 1995 tại Na Uy, có tổng chiều cao là 472 m, cao gấp rưỡi tháp Eiffel. Nền tảng được lắp đặt trên mặt nước biển có độ sâu hơn 300 m và được thiết kế để chịu tác động của một cơn bão với độ cao 31,5 m. 250 nghìn mét khối đã được chi cho việc chế tạo nó. bê tông cường độ cao, 100 nghìn tấn thép thường và 11 nghìn tấn cốt thép dự ứng lực. Tuổi thọ nền tảng ước tính là 70 năm.

Xây dựng cầu từ trước đến nay là một lĩnh vực ứng dụng rộng rãi của bê tông cốt thép dự ứng lực. Ví dụ ở Mỹ, hơn 500 nghìn cây cầu bê tông cốt thép với nhiều nhịp khác nhau đã được xây dựng. Gần đây, hơn hai chục cây cầu dây văng dài 600-700 m với các nhịp trung tâm từ 192-400 m đã được xây dựng tại đó, các cầu vượt cấp được xây dựng từ bê tông cốt thép dự ứng lực, được xây dựng theo kiểu riêng lẻ. các dự án. Cầu có nhịp dài đến 50 m được lắp dựng theo kiểu dầm dự ứng lực bê tông cốt thép đúc sẵn.

Cầu "Normandy"

Các tiến bộ trong xây dựng cầu bê tông dự ứng lực cũng có ở các nước khác. Ở Úc, ở Brisbane, một cây cầu dầm với nhịp trung tâm dài 260 m đã được xây dựng, lớn nhất trong số những cây cầu kiểu này. Cầu dây văng Barrnos de Luna ở Tây Ban Nha có nhịp 440, Anasis ở Canada - 465, cầu Hong Kong - 475 m. Cây cầu vòm ở Nam Phi có nhịp lớn nhất - 272 m. Kỷ lục thế giới về dây cáp- cầu dây văng thuộc loại cầu Normandy, có nhịp 864 m, cầu Vasco de Gama ở Lisbon được xây dựng cho Triển lãm Thế giới EXPO-98 cũng không thua kém nó là mấy. Tổng chiều dài của cây cầu này là hơn 18 km. Các cấu trúc hỗ trợ chính của nó - trụ và nhịp - được làm bằng bê tông có cường độ nén hơn 60 MPa. Tuổi thọ của cầu được đảm bảo là 120 năm theo tiêu chí về độ bền của bê tông (ở Nga, những năm gần đây, cầu nhịp lớn thường được xây dựng bằng thép).

Công nghệ dự ứng lực bê tông cốt thép nguyên khối tại Nga

Ở Nga, các sản phẩm này chiếm hơn một phần ba tổng sản lượng các phần tử đúc sẵn. Ở nước ngoài, việc đúc kết cấu sàn không dùng ván khuôn trên các giá đỡ dài có một sự phân bố đáng kể. Ở đó, thực tế thông thường là sản xuất các tấm có nhịp đến 17 m, chiều cao mặt cắt 40 cm cho tải trọng lên đến 500 kgf / m2. Ở Phần Lan, các tấm bê tông cốt thép lõi rỗng chịu cùng tải trọng được sản xuất với chiều cao mặt cắt ngang thậm chí 50 cm với nhịp lên đến 21 m, tức là, việc sử dụng ứng suất trước cho phép sản xuất các phần tử đúc sẵn có chất lượng. mức độ khác nhau. Sức căng của các phụ kiện dây thừng tại các giá đỡ như vậy, theo quy luật, là lực căng nhóm với tải trọng 300-600 tấn. Ngày nay, các hệ thống khác nhau không có khuôn đúc đã được phát triển trên các giá đỡ dài Spyrol, Spancrit, Spandex, Max Roth, Partek và những loại khác, được đặc trưng bởi năng suất cao, cốt thép đã qua sử dụng, yêu cầu công nghệ đối với bê tông, hình dạng mặt cắt của tấm và các thông số khác. Trên khán đài có chiều dài lên đến 250 m, một tấm được làm với tốc độ lên đến 4 m / phút, 6 tấm có thể được đổ bê tông theo chiều cao trong một gói. Chiều rộng của các tấm đạt 2,4 m, với nhịp tối đa là 21 m. Chỉ có tấm Spencrit được sử dụng ở Hoa Kỳ trên 15 triệu m2 hàng năm.

Có một thời, từ dài là viết tắt của việc đúc khuôn bằng công nghệ Max Roth cũng đã xuất hiện ở Nga. Tuy nhiên, công nghệ này đã không được mở rộng hơn nữa. Trong các hệ thống kết cấu của các công trình được sử dụng rộng rãi ở nước ta, việc kết nối các phần tử được thực hiện thông qua các bộ phận nhúng. Đối với các tấm được làm trên giá đỡ dài, theo quy luật, bằng cách ép đùn, khả năng đặt các bộ phận nhúng bị hạn chế. Tuy nhiên, đối với các tòa nhà đúc sẵn, các tấm không có bộ phận nhúng có thể tìm thấy sự phân bố rộng nhất, đó là trường hợp ở nước ngoài, đặc biệt là ở các nước Scandinavia và Hoa Kỳ.

Sau đó, các dòng Partek xuất hiện ở Nga (tại nhà máy ZhBK-17 ở Moscow, St. Petersburg, Barnaul), điều này cho thấy sự xuất hiện của nhu cầu đối với các loại đĩa như vậy. Việc cải tiến hệ thống kết cấu của các tòa nhà chắc chắn sẽ tạo động lực thúc đẩy sự phát triển của công nghệ sản xuất các sản phẩm panel.

Sự đình trệ kéo dài của Nga trong lĩnh vực ứng dụng bê tông cốt thép dự ứng lực một phần là do chúng ta chưa được nghiên cứu và ứng dụng thích hợp các kết cấu ứng suất trước có căng cốt thép trên bê tông, kể cả trong điều kiện xây dựng.

Enerprom bắt đầu phát triển theo hướng này và cung cấp một số thiết bị có thiết kế riêng để thực hiện công nghệ này.

1 Bê tông cốt thép dự ứng lực là gì và ưu điểm của nó so với bê tông cốt thép không ứng suất là gì?

Vật liệu xây dựng chính của thế kỷ 20, bê tông cốt thép, xứng đáng nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trong ngành trên toàn thế giới. Sau khi tạo ra một loại đá nhân tạo - bê tông, các đặc tính có thể được điều chỉnh theo ý muốn của họ, các nhà khoa học đã tìm ra cách để chống lại nhược điểm chính của nó - độ bền kéo thấp. Với bê tông cốt thép kim loại, tuy không bị sập dưới sức căng nhưng lại bị nứt. Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất hoạt động của các công trình và kết cấu bê tông cốt thép. Việc tạo ra trạng thái ứng suất trong kết cấu ở giai đoạn sản xuất hoặc xây dựng, khi dấu ứng suất trong bê tông ngược với dấu ứng suất từ ​​tải trọng hoạt động, là một trong những thành tựu lớn nhất của kỹ thuật trong thế kỷ 20.

Một số loại ứng suất trước vẫn còn bị nghi ngờ vì nhiều lý do khác nhau. Ví dụ, ở Đức, việc lắp ghép từng đoạn cầu bê tông cốt thép bằng cách căng cốt thép bị cấm, và chỉ gần đây người ta mới cho phép sử dụng cốt thép dự ứng lực nằm ngoài mặt cắt trong kết cấu cầu.

Sự phát triển của ứng suất trước đã có tác động đáng kể đến sự tiến bộ trong lĩnh vực công nghệ bê tông cường độ cao. Trong các kết cấu ứng suất trước, có thể sử dụng tăng cường độ chịu nén của bê tông một cách hiệu quả nhất có thể.

Các giàn khoan dầu khí ngoài khơi là một ví dụ điển hình về khả năng xây dựng của bê tông cốt thép dự ứng lực. Hơn hai chục công trình kiến ​​trúc hoành tráng như vậy đã được dựng lên trên thế giới.

Xây dựng cầu từ trước đến nay là một lĩnh vực ứng dụng rộng rãi của bê tông cốt thép dự ứng lực. Ví dụ ở Mỹ, hơn 500 nghìn cây cầu bê tông cốt thép với nhiều nhịp khác nhau đã được xây dựng. Gần đây, hơn hai chục cây cầu dây văng dài 600-700 m với các nhịp trung tâm từ 192-400 m đã được xây dựng tại đó, các cầu vượt cấp được xây dựng từ bê tông cốt thép dự ứng lực, được xây dựng theo kiểu riêng lẻ. các dự án. Cầu có nhịp dài đến 50 m được lắp dựng theo kiểu dầm dự ứng lực bê tông cốt thép đúc sẵn.

Theo loại cốt thép, sản phẩm bê tông đúc sẵn được phân biệt với cốt thép thông thường và cốt thép dự ứng lực.

Việc gia cố bê tông bằng thanh, lưới và khung thép không bảo vệ các kết cấu hoạt động trong điều kiện uốn hoặc căng khỏi bị nứt, vì cường độ chịu kéo cuối cùng của bê tông nhỏ hơn thép 5-6 lần. Do đó, các vết nứt xuất hiện trong bê tông cốt thép thông thường rất lâu trước khi bị phá hủy, và có nguy cơ bị ăn mòn cốt thép dưới tác động của hơi ẩm và khí. Điều này thường không cho phép sử dụng hết khả năng chịu lực của cốt thép, không hợp lý khi sử dụng cốt thép làm bằng dây cường độ cao.

Trong bê tông cốt thép ứng suất trước, nó được kéo căng trước, và sau khi chế tạo kết cấu và làm cứng bê tông, nó được giải phóng khỏi lực căng. Điều này làm cho cốt thép bị co lại và nén bê tông. Kết quả là, độ giãn nở sơ bộ của bê tông trong kết cấu dưới tác dụng của tải trọng hoạt động tăng lên, vì biến dạng từ nén sơ bộ được cộng thêm với biến dạng kéo. Ứng suất trước của cốt thép không chỉ ngăn ngừa sự xuất hiện của các vết nứt trên bê tông của vùng chịu kéo của kết cấu, mà còn cho phép giảm tiêu thụ cốt thép sử dụng thép cường độ cao và bê tông, giảm trọng lượng của kết cấu bê tông cốt thép, tăng khả năng chống nứt và độ bền.

Các phương pháp căng tăng cường:

Phương pháp cơ học - lực căng, thường sử dụng kích thủy lực hoặc trục vít;

Phương pháp căng điện nhiệt - căng bằng cách sử dụng dòng điện để làm nóng cốt thép, trong đó cốt thép được kéo dài đến các giá trị nhất định;

Cơ điện tử - một phương pháp kết hợp giữa cơ khí và điện nhiệt.

Ứng suất trước có thể được thực hiện không chỉ trước mà còn sau khi hỗn hợp bê tông đã đông kết. Thông thường, phương pháp này được sử dụng trong việc xây dựng các cầu có nhịp lớn, trong đó một nhịp được thực hiện trong nhiều giai đoạn (chấn động). Vật liệu làm bằng thép (cáp hoặc cốt thép) được đặt trong khuôn để đổ bê tông trong một vỏ bọc (ống kim loại hoặc nhựa có thành mỏng được uốn sóng). Sau khi chế tạo kết cấu nguyên khối, cáp (cốt thép) được kéo căng đến một mức độ nhất định bằng các cơ cấu đặc biệt (kích). Sau đó, dung dịch xi măng (bê tông) lỏng được bơm vào vỏ bằng cáp (cốt thép). Điều này đảm bảo sự liên kết chặt chẽ của các phân đoạn nhịp cầu.

Ứng suất trước của bê tông trong kết cấu thể hiện những khả năng mới và xác định triển vọng phát triển của bê tông cốt thép làm vật liệu xây dựng các công trình và kết cấu hiện đại.

Trong thế kỷ 21, việc xây dựng ồ ạt các tuyến đường cao tốc sẽ phát triển khắp cả nước, đòi hỏi phải xây dựng một số lượng lớn các cây cầu có nhịp nhỏ, vừa và lớn. Kinh nghiệm quốc tế cho rằng, nên xây dựng cầu đường bộ từ bê tông cốt thép dự ứng lực.

Trong việc sản xuất các kết cấu cho các tòa nhà cho các mục đích khác nhau, nên tăng đáng kể tỷ lệ lực căng cơ học của cốt thép, mở rộng sản xuất các kết cấu chịu lực liên tục và tự ứng lực, và tăng việc sử dụng các tòa nhà có sức căng của cốt thép trong điều kiện xây dựng .

Đối với các kết cấu công trình lớn, nên sử dụng kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực với lực căng của cốt thép trên bê tông, còn đối với cốt thép dự ứng lực thì sử dụng dây thừng và thanh cốt thép cường độ cao có đường kính lớn, công nghiệp luyện kim phải làm chủ được việc sản xuất chúng.

Việc sử dụng rộng rãi bê tông cốt thép dự ứng lực mở ra cơ hội đáng kể cho việc giảm tiêu thụ thép trong xây dựng. Điều này có thể đạt được chủ yếu bằng cách giảm tiêu thụ kim loại của một số kết cấu chịu lực và bao bọc bê tông cốt thép, cũng như bằng cách thay thế kết cấu kim loại bằng kết cấu bê tông cốt thép.

2 Cấu trúc của gỗ được nghiên cứu trong ba phần nào và có thể phân biệt các yếu tố chính của nó trong phần cuối bằng kính lúp?

Gỗ là mô sợi thoát ra khỏi vỏ và nằm trong thân cây. Thân cây bao gồm các tế bào có các mục đích khác nhau trong một cây đang phát triển, và do đó, có hình dạng và kích thước khác nhau. Cấu trúc vĩ mô của thân cây (có thể nhìn thấy bằng mắt thường hoặc qua kính lúp) có thể được xem thành ba phần chính: phần cuối, phần tiếp tuyến và phần hướng tâm.

Hình cắt cuối cho thấy vỏ cây, cambium và gỗ. Vỏ cây gồm có lớp da bên ngoài, lớp bần bên dưới và lớp bên trong - lớp khốn. Dưới lớp libe của cây đang sinh trưởng có một lớp hình chùy mỏng, gồm các tế bào sống nhân lên bằng cách phân chia. Gỗ bao gồm các tế bào dài, hình thoi - những tế bào mà thành của nó chủ yếu là xenlulo. Các tế bào rỗng này tạo thành các sợi hấp thụ ứng suất cơ học. Gỗ của thân cây được cấu tạo bởi một loạt các vòng đồng tâm hàng năm. Lần lượt, mỗi vòng hàng năm bao gồm một lớp bên trong của gỗ sớm (hoặc mùa xuân) và một lớp bên ngoài của gỗ muộn (hoặc mùa hè).

Mặt cắt của thân cây thể hiện tâm gỗ, lõi và dát gỗ. Lõi là một mô sơ cấp lỏng lẻo, bao gồm các tế bào thành mỏng, độ bền thấp và dễ bị phân hủy.

Lõi, hay gỗ chín, là phần bên trong của thân cây, được tạo thành từ các tế bào chết. Phần lõi được phân biệt bằng màu sẫm, vì các thành tế bào của gỗ lõi dần dần thay đổi thành phần của chúng: ở cây lá kim, chúng được tẩm nhựa, và ở những cây rụng lá - có tannin. Sự chuyển động của hơi ẩm qua các ô này dừng lại, do đó tâm gỗ có độ bền và khả năng chống mục nát cao hơn so với gỗ dổi.

Sapwood được tạo thành từ các vòng gỗ non bao quanh lõi (hoặc gỗ mù u). Độ ẩm với các chất dinh dưỡng hòa tan trong nó di chuyển dọc theo các tế bào sống của dát gỗ của cây đang phát triển. Gỗ Sapwood có độ ẩm cao, dễ mục nát, do độ co ngót đáng kể làm tăng độ cong vênh của gỗ xẻ.

3 Công nghệ sản xuất bông khoáng.

Bông khoáng bao gồm các sợi thủy tinh mỏng có đường kính 5-15 micron, thu được từ đá nóng chảy thấp (đá marls, đá dolomit, đá bazan, v.v.), xỉ luyện kim và nhiên liệu, tro TPP. Sự tan chảy thường thu được trong một tủ nhỏ hoặc trong một đơn vị lò khác. Xơ được hình thành dưới tác dụng của dòng chảy chảy liên tục từ lò nung cupola dưới áp suất hơi nước hoặc không khí, hoặc bằng cách cung cấp hơi nước cho các cuộn hoặc đĩa ly tâm. Sợi khoáng tạo thành được thu thập trong một buồng tạo sợi trên một lưới chuyển động liên tục. Chất kết dính hữu cơ hoặc khoáng chất được đưa vào buồng này. Trên cơ sở bông khoáng, các sản phẩm dạng mảnh, cuộn, dây và các vật liệu rời (rời, dạng sợi) được sản xuất.

4 Vật liệu cách âm chính là gì?

Các vật liệu cách âm được sử dụng chủ yếu để làm giảm âm thanh, mặc dù thông thường (ví dụ: trong trần nhà liên kết), chính những vật liệu này giúp cách ly tiếng ồn trong không khí. Vật liệu cách âm được sử dụng ở dạng lớp, dải hoặc miếng. Khả năng cách âm của sàn được cải thiện đáng kể khi cách âm dưới dạng sàn “nổi”. Sàn nổi được ngăn cách với kết cấu đỡ của sàn và tường bằng các miếng đệm làm bằng vật liệu cách âm, không có các tiếp xúc cứng với chúng. Với sự trợ giúp của các miếng đệm đàn hồi làm bằng vật liệu cách âm, âm thanh được cách nhiệt dọc theo các bức tường và vách ngăn bên trong. Các miếng đệm được lắp đặt tại điểm giao nhau và giao diện của các cấu trúc bao quanh và sàn.

Đây chủ yếu là các vật liệu dạng sợi xốp, cao su và cao su có cấu trúc xốp. Vòng đệm có cấu trúc xốp là vật liệu đàn hồi với mô đun đàn hồi thấp và độ xốp xuyên suốt cao. Chúng được làm bằng cao su xốp, polyme đàn hồi: nhựa polyurethane (cao su bọt), polyvinyl clorua thông thường (PVC) và đàn hồi (PVCE).

Thảm trải sàn mềm hai lớp cách âm cải thiện đáng kể đặc tính cách nhiệt của sàn, đặc biệt là vải sơn trên nền xốp polyurethane hoặc vải nylon chồng lên cao su xốp.

Trong số các vật liệu có cấu trúc dạng sợi, quan trọng nhất là ván bông khoáng được làm từ sợi khoáng, thủy tinh hoặc sợi amiăng.

Vật liệu sợi thủy tinhđược làm từ sợi thủy tinh liên tục có đường kính 10-30 micron (bông thủy tinh, thảm và dải sợi thủy tinh), được khâu hoặc dán. Các tấm dựa trên chất kết dính polyme được lấy từ sợi thủy tinh kim loại dài 20-40 cm và dày 8-20 micron. Tăng độ mịn của sợi thủy tinh làm tăng tính chất cách âm của vật liệu.

Len khoáng Vật liệu được chế tạo dưới dạng tấm mềm và nửa cứng với tỷ trọng 50-150 kg / m3, sử dụng chất kết dính dựa trên polyme.

Vật liệu amiăngđược sản xuất dưới dạng thảm sợi amiăng có bổ sung chất kết dính (ví dụ, xi măng, thủy tinh lỏng). Độ dày của tấm amiăng là 15-400mm, và tấm amiăng lên đến 80mm. Để cách âm, các tấm ván sợi có tỷ trọng 150-250 kg / m3 được sử dụng.

5 Sự khác biệt giữa vữa và bê tông là gì?

Vữa là vật liệu nhân tạo thu được từ hỗn hợp vữa bao gồm chất kết dính, nước, cốt liệu mịn và các chất phụ gia cải thiện tính chất của hỗn hợp và vữa. Không giống như bê tông, không có cốt liệu thô, vì dung dịch được sử dụng ở dạng các lớp mỏng (mối nối xây, thạch cao, v.v.). Một trong những đặc tính quan trọng của vữa là bám dính tốt với đế.

Bê tông cũng là một vật liệu nhân tạo thu được là kết quả của một hỗn hợp được trộn kỹ và nén chặt của chất kết dính, nước, cốt liệu mịn và thô, theo tỷ lệ nhất định. Bê tông là một trong những vật liệu xây dựng chính. Cấu trúc đúc sẵn, sản phẩm và cấu trúc nguyên khối với nhiều hình dạng và mục đích khác nhau được tạo ra từ nó.

Mục đích chính của vữa là để lấp đầy các mối nối giữa các phần tử lớn (tấm, khối, v.v.) trong quá trình lắp đặt các tòa nhà và cấu trúc. Ngoài ra, vữa còn được sử dụng cho tường xây, móng của cột, vòm, ... Một công dụng khác của vữa là trát tường bên trong, trần mặt tiền công trình, ... Ngoài ra còn có các loại vữa đặc biệt: trang trí, chống thấm, đắp nền và các loại khác.

Do đó, chúng ta có thể nói rằng sự khác biệt chính giữa vữa và bê tông là mục đích của chúng trong xây dựng, cũng như việc không có cốt liệu lớn trong thành phần, cho phép hỗn hợp vữa dễ dàng được tạo thành một lớp mỏng và dày đặc trên nền xốp. .

Danh sách các nguồn được sử dụng

1 Gorchakov G.I. Bazhenov Yu.M. Tài liệu xây dựng: Sách giáo khoa cho các trường đại học. –M .: Stroyizdat, 1986.

2 Vật liệu xây dựng. Sách giáo khoa cho các trường đại học / dưới phổ thông. ed. V.G. Mikulsky.-M .: Nhà xuất bản ASV, 1996.

3 Vorobiev V.A. Hội thảo phòng thí nghiệm về giáo trình đại cương vật liệu xây dựng: Giáo trình cho các trường đại học - M., 1997.

4 Đánh giá chất lượng vật liệu xây dựng: SGK / K.N. Popov, M.B. Caddo, O.V. Kulkov. - M: biên tập. ASV, 1999.

5 Popov K.N., Caddo M.B. Vật liệu xây dựng và sản phẩm: SGK / K.N. Popov. - M .: Trung học, 2005

Sơ bộ bẩn quá bê tông cốt thép công trình xây dựng. Doanh nghiệp Nhà nước Đơn nhất "NIIZHB". - M .: FSUE ... Lúa gạo. P-2. Phân tích so sánh công việc bê tông cốt thép các yếu tố với sơ bộ căng thẳng phụ kiện và không có nó. Một - ...

Các ưu điểm chính của bê tông cốt thép là: cường độ cao, chống cháy, bền, dễ tạo hình. Một dầm bê tông (hình bên dưới), chịu lực căng bên dưới trục trung hòa và nén phía trên nó trong quá trình uốn, có khả năng chịu lực thấp do khả năng chịu lực căng của bê tông yếu. Đồng thời, cường độ của bê tông trong vùng nén cũng không được phát huy hết. Về vấn đề này, bê tông không cốt thép không được khuyến khích sử dụng trong các kết cấu được thiết kế để làm việc trong điều kiện chịu uốn hoặc căng, vì kích thước của các phần tử đó sẽ rất lớn.

Kết cấu bê tông được sử dụng chủ yếu khi chúng làm việc chịu nén (tường, móng, kết cấu chắn, ria ...) và chỉ đôi khi khi làm việc khi uốn ở ứng suất kéo thấp không vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông.

Kết cấu bê tông cốt thép, được gia cố trong vùng căng bằng cốt thép, có khả năng chịu lực cao hơn đáng kể. Vì vậy, khả năng chịu lực của một dầm bê tông cốt thép (Hình dưới) có cốt thép đặt dưới đáy lớn hơn 10 - 20 lần khả năng chịu lực của dầm bê tông có cùng kích thước. Trong trường hợp này, cường độ của bê tông trong vùng nén của dầm được phát huy hết tác dụng.

Sơ đồ vận hành của các phần tử dưới tải

Thanh thép, dây điện, thanh cuộn, cũng như sợi thủy tinh, vật liệu tổng hợp, thanh gỗ, thân tre được sử dụng làm cốt thép.

Các kết cấu được gia cố không chỉ khi chúng hoạt động ở trạng thái căng và uốn, mà còn khi nén (Hình trên). Vì thép có khả năng chống căng và nén cao, nên việc đưa nó vào các thành phần nén làm tăng đáng kể khả năng chịu lực của chúng. Sự làm việc chung của các vật liệu có các đặc tính khác nhau, chẳng hạn như bê tông và thép, được đảm bảo bởi các yếu tố sau:

1. sự bám dính của cốt thép với bê tông, xảy ra trong quá trình đông cứng của hỗn hợp bê tông; do kết dính, cả hai vật liệu biến dạng với nhau;
2. gần bằng hệ số giá trị của biến dạng nhiệt độ tuyến tính (đối với bê tông 7 · 10 -6 -10 · 10 -6 1 / độ, đối với thép 12 · 10 -6 1 / độ), loại trừ sự xuất hiện của ứng suất ban đầu trong vật liệu và cốt thép trượt trong bê tông với nhiệt độ thay đổi lên đến 100 ° С;
3. sự bảo vệ đáng tin cậy của thép, được bao bọc trong bê tông dày đặc, khỏi sự ăn mòn, tác động trực tiếp của lửa và hư hỏng cơ học.

Một đặc điểm của kết cấu bê tông cốt thép là khả năng bị nứt trong vùng căng dưới tác dụng của tải trọng bên ngoài. Việc mở các vết nứt này ở nhiều kết cấu trong quá trình vận hành là nhỏ (0,1-0,4 mm) và không gây ăn mòn cốt thép hoặc làm gián đoạn hoạt động bình thường của kết cấu. Tuy nhiên, có những công trình và kết cấu mà theo điều kiện vận hành, việc hình thành các vết nứt là không thể chấp nhận được (ví dụ, đường ống áp lực, khay, bể chứa, v.v.) hoặc chiều rộng của lỗ phải được giảm bớt. Trong trường hợp này, các vùng của phần tử mà tại đó lực kéo xuất hiện dưới tác dụng của tải trọng hoạt động phải chịu nén mạnh trước (trước khi tác dụng tải trọng bên ngoài) bằng cách căng trước cốt thép. Các cấu trúc như vậy được gọi là ứng suất trước. Việc nén sơ bộ kết cấu được thực hiện chủ yếu theo hai cách: bằng cách căng cốt thép trên các điểm dừng (trước khi đổ bê tông) và trên bê tông (sau khi đổ bê tông).

Trong trường hợp đầu tiên, trước khi đổ bê tông kết cấu, cốt thép được kéo và cố định trên các điểm dừng hoặc các đầu của mẫu (Hình dưới). Sau đó, phần tử được đổ bê tông. Sau khi bê tông đã đạt được cường độ cần thiết để nhận biết lực nén trước (cường độ truyền), cốt thép được giải phóng khỏi các điểm dừng và trong nỗ lực rút ngắn, nó sẽ nén bê tông. Việc truyền lực lên bê tông xảy ra do sự kết dính giữa cốt thép và bê tông, cũng như do các thiết bị neo đặc biệt nằm trong bê tông của kết cấu, nếu độ bám dính không đủ.

Trong trường hợp thứ hai, phần tử bê tông hoặc cốt thép yếu có các rãnh hoặc rãnh được chế tạo đầu tiên (Hình dưới đây). Khi bê tông đạt đến cường độ truyền yêu cầu, cốt thép được chèn vào các rãnh (rãnh), được siết chặt bằng thiết bị căng ở phần cuối của cấu kiện và neo. Do đó, bê tông được nén. Để tạo độ bám dính của cốt thép với bê tông, người ta bơm vữa xi măng hoặc cát xi măng vào các rãnh. Nếu cốt thép ứng suất trước nằm ở bề mặt ngoài của cấu kiện (cốt thép vòng của đường ống, bể chứa, v.v.), thì việc quấn cốt thép chịu nén đồng thời với bê tông được thực hiện bằng máy quấn đặc biệt. Sau khi căng cốt thép, một lớp bê tông bảo vệ được phủ lên bề mặt của cấu kiện bằng cách bắn. Việc căng cốt thép có thể được thực hiện bằng các phương pháp cơ học, điện nhiệt, kết hợp và hóa lý.

Các phương pháp tạo ứng suất trước

a - lực căng trên các điểm dừng; b - lực căng trên bê tông; I - lực căng của cốt thép và bê tông của cấu kiện; II, IV - phần tử làm sẵn; III - phần tử trong quá trình căng của cốt thép; 1 - sự nhấn mạnh; 2 - giắc cắm; 3 - mỏ neo

Với phương pháp cơ học, các phụ kiện được căng bằng thủy lực hoặc kích vít, máy quấn và các cơ cấu khác. Với phương pháp điện nhiệt, phần ứng được đốt nóng bằng dòng điện đến 300-350 ° C, đưa vào khuôn và cố định khi dừng. Trong quá trình làm nguội, cốt thép bị rút ngắn và nhận ứng suất kéo sơ bộ. Phương pháp căng kết hợp kết hợp các phương pháp căng cốt thép điện nhiệt và cơ học được thực hiện đồng thời. Với phương pháp hóa lý, lực căng của cốt thép đạt được là kết quả của sự giãn nở của bê tông được chuẩn bị trên một loại xi măng ứng suất đặc biệt (NC) trong quá trình xử lý thủy nhiệt của nó.

Cốt thép được nhúng trong bê tông ngăn cản sự gia tăng thể tích và kéo dài của nó, và ứng suất nén phát sinh trong bê tông. Lực căng của cốt thép trên các điểm dừng được thực hiện bằng các phương pháp cơ học, nhiệt điện hoặc kết hợp, và trên bê tông - chỉ bằng cơ học.

Ưu điểm chính của kết cấu ứng suất trước là khả năng chống nứt cao. Khi một phần tử ứng suất trước được tải với tải trọng bên ngoài trong bê tông của vùng chịu kéo, ứng suất nén tạo trước bị dập tắt và chỉ sau đó ứng suất kéo mới phát sinh. Cường độ của bê tông và thép càng cao thì ứng suất trước càng có thể được tạo ra trong phần tử.

Việc sử dụng vật liệu cường độ cao cho phép giảm tiêu hao cốt thép từ 30-70% so với bê tông cốt thép không ứng suất. Tiêu thụ bê tông và trọng lượng của kết cấu cũng được giảm bớt. Ngoài ra, khả năng chống nứt cao của kết cấu ứng suất trước làm tăng độ cứng, khả năng chống nước, chống sương giá, khả năng chịu tải trọng động và độ bền của chúng.

Những nhược điểm của bê tông cốt thép ứng suất trước bao gồm thực tế là quá trình này sử dụng nhiều lao động để sản xuất kết cấu. Ngoài ra, cần phải sử dụng các thiết bị đặc biệt và công nhân có trình độ cao.

Trạng thái ứng suất-biến dạng của cấu kiện ứng suất trước sau khi hình thành vết nứt trên bê tông vùng chịu kéo tương tự như cấu kiện không ứng suất trước.