VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Идеи предварительного напряжения использовались строителями с давних пор. Еще в древние времена строители римских триумфальных арок давали дополнительную сжимающую нагрузку на пилоны, что бы погасить растягивающие напряжения от распора арок.

Академик В.Г. Шухов, всегда в своих практических работах искавший новые эффективные решения, в начале текущего столетия осуществил в перекрытии здания ГУМа в Москве легкие арки, усиленные предварительно натянутыми струнами.

При строительстве матч оттяжки всегда подвергали вытяжке и натяжению, что бы увеличить их модуль упругости и повысить стадию упругой работы, а так же создать предварительное напряжение в конструкции для повышения жёсткости всей системы. [4]

За последние 10-15 лет предварительное напряжение получило широкое распространение и стало предметом научного изучения.

Предварительное напряжение и регулирование усилий является мощным средством повышения эффективности строительных коснтрукций, в том числе и металлических тонколистовых, снижения их стоимости и экономии материала.

Предварительное напряжение позволяет повысить эффективность кон-струкций, то есть при той же затрате материала увеличить их несущую способность. Следовательно, при заданной несущей способности можно получить конструкции с меньшей затратой материала и более дешевые.

Применение предварительного напряжения сыграло большую роль в развитии железобетона. Оно создало качественно новый материал и позволило железобетонным конструкциям найти новые области применения, существенно облегчило вес конструкций.

Еще большие возможности открывает применение предварительного наряжения в повышении эффективности металлических конструкций.

Создание предварительного напряжения часто связано с расходом материала на дополнительные элементы (затяжки, анкеры) и всегда с дополнительными трудовыми затратами. Задача заключается в том, чтобы эффект, получаемый от предварительного напряжения, превышал затраты, связанные с его созданием.

В результате создания предварительно напряжения область упругой работы материала и его несущая способность увеличивается. Сначала погашаются предварительные напряжения σ. Усилие, воспринимаемое предварительно напрягаемым элементом, больше усилия, воспринимаемого тем же элементом без предварительно напряжения. [3]

При создании предварительных напряжений, обратных по знак напряжениям от нагрузки, возможно повышение несущей способности в элементах, работающих как на осевую силу, так и на изгиб.

Создание предварительного напряжения всегда связано с возникновение начальной деформации, обратной по знаку деформациям от нагрузки. При действии эксплуатационной нагрузки сначала ликвидируются начальные деформации, заданные предварительным напряжением, и лишь за тем конструкция начинает деформироваться в основном в своем направлении. Жесткость конструкции при этом не увеличивается.

Применение предварительно напряжения обратного знака к гибким элементам (канатам, проволоке, гибким стержням) получило широкое распространение. Несущая способность гибкого элемента на сжатие равна нулю. Будучи предварительно натянутым, он приобретает способность воспринимать сжимающие усилия в пределах величины усилия предварительно натяжения.

Рамы, арки, висячие и пространственные системы покрытий применя-ются обычно в зданиях с большими пролетами, где собственный вес конструкций вместе с ограждением является основной частью нагрузки. В таких конструкциях предварительное напряжение может дать наибольший эффект. Однако возможности применения предварительного напряжения в рамах, арках и особенно в пространственных конструкциях типа однослойных или двухслойных оболочек и складок мало изучены, и приме¬ров применения таких конструкций также немного.

Можно отметить следующие рекомендации, которыми следует руководствоваться при проектировании большепролетных статически неопределимых систем, чтобы получить наибольший эффект: [1,2]

1) для большепролетных конструкций надо искать новые конструк-тивные схемы, так как обычно применяемые мало эффективны;

2) применять комбинированные системы с передачей сжимающих воздействий на железобетонные элементы;

3) предварительное напряжение производить для всей системы в целом;

4) максимально использовать косвенные методы предварительного напряжения с передачей усилий на фундаменты и другие массивные элементы, а также регулирование усилий в процессе монтажа методами временных пригрузок и т. п.

Соответствующим расположением затяжек можно получить эпюры изгибающих моментов от предварительного напряжения, одинаково благоприятные для ригеля и опор. Эпюры моментов от предварительного напряжения имеют знак, обратный эпюрам от вертикальной нагрузки. Удачным подбором геометрических характеристик рамы и величины усилия предварительного напряжения можно получить значительную экономию стали.

В настоящее время разработаны схемы сплошных рам с затяжкой, расположенной на протяжении высоты стойки. [5] В месте закрепления затяжки в стойках могут быть устроены шарниры, а концы стоек защемлены в фундаменты. Можно не устраивать шарнира в месте прикрепления затяжки, а сопряжение стойки с фундаментом устраивать жестким или шарнирным. В этом случае стойка также получает разгрузку от предварительного напряжения. Устройство затяжки ниже уровня ригеля уменьшает свободные габариты помещения, но в некоторых зданиях, как, например, плавательных бассейнах, выставочных павильонах, складских помещениях и тому подобного возможно.

Библиография

1. Металлические конструкции [Текст]:/ В 3 т. Т1. Элементы стальных конструкций: Учеб. для строит. вузов/ под ред. В. В. Горев, - М.: Высш. шк., 1997 – 527 с.

2. Металлические конструкции [Текст]:/ В 3 т. Т2. Конструкции зданий: Учеб. для строит. вузов/ под ред. В. В. Горев, - М.: Высш. шк., 1999 – 528 с.

3. Беленя Е. И. Предварительно напряженные металлические несущие конструкции [Текст]: Е. И. Беленя.- М.: Стройиздат, 1963 – 320 с.

4. Новые формы легких металлических конструкций [Текст]/ под. Общ. Ред. В.И. Трофимова, - М.:Ротапринт, 1993 – 283.

5. Металлические конструкции [Текст]:/ В 3 т. Т1. Общая часть ( Справочник проектировщика) / под общ. ред. В. В. Кузнецова, - М.: изд-во АСВ, 1998 – 576 с.

Код для цитирования: Скопировать