/
Похожие
Текст
ж
Q Ж'
ГАНС МЕЛЛЬ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ
ЖЕЛЕЗОБЕТОН
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
КОНСТРУКЦИИ,
ИЗГОТОВЛЕНИЕ,
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Перевод и редакция канд. техн, наук fE Г. ГАЛКИНА
и инж. Г. Д. МАРИЕНГОФА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ, АРХИТЕКТУРЕ
И СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ
Москва — 1958
Hat» МбП
SPANNBETON
ENTWICKLUNG, KONSTRUKTIONEN,
HERSTELLUNGSVERFAHREN UND ANWENDUNGSGEBIETE
VON DIPLOM-INGENIEUR HANS MOLL
REGIERUNGSBAUMEISTER A. D.
OBERREGIERUNGSRAT IM DEUTSCHEN PATENTAMT
BERLINER UNION STUTTGART
ПРЕДИСЛОВИЕ
В 'Настоящей книге дается общий краткий обзор развит 1Я спосо-
бов производства предварительно напряжённого железобетона и
применяемого для этого оборудования. Способы изготовления пред-
варительно напряженных железобетонных конструкций и деталей
зависят от последовательности осуществления совместной работы бе-
тона с арматурой после предварительного ее натяжения.
Особый раздел книги посвящен некоторым способам предвари-
тельного натяжения, не получившим пока широкого (распростране-
ния, а именно: предварительному напряжению, создаваемому в кон-
струкции за счет нагрузки от собственного веса, натяжению армату-
ры в результате укорочения ее после нагрева и предварительному
напряжению железобетонных изделий путем применения расширяю-
щегося цемента.
Наряду с характеристикой стальной арматуры, применяемой для
предварительно напряженных конструкций, в книге описываются
различные типы арматурных пучков, а также стеклянные волокна,
обладающие высокой прочностью на растяжение. Очевидно, их при-
менение получит распространение в недалеком будущем. Кроме того,
приводятся примеры сооружений из предварительно напряженного
железобетона.
В книге дается перечень немецких патентов в области предвари-
тельно напряженного железобетона, заявленных после 1930 года.
Книга рассчитана на лиц, работающих в области производства
предварительно напряженного железобетона как сборного, завод-
ского изготовления, так и монолитного, а также на конструкторов,
з
рационализаторов и изобретателей. Автор .стремился предоставить
специалистам сводный, обобщенный материал о состоянии техни-
ки в данном вопросе. Более подробные сведения можно получить и?
литературы, перечень которой приведен в конце книги.
В целях освещения развития техники предварительно напряжен-
ного железобетона были использованы издания немецкого патентно-
го ведомства в Мюнхене. Эти материалы в значительной мере попол
йены и обогащены данными, представленными в распоряжение авто-
ра инженерами и строительными организациями, занимающимися
проектированием и возведением сооружений из предварительно на-
пряженного железобетона. Автор выражает глубокую благодарность
всем, кто помог ему в работе над книгой.
ГАНС МЁЛЛЬ
Мюнхен, январь 1954 года.
1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Прежде чем характеризовать развитие предварительно напря-
женного железобетона и подробно описывать способы его осущест-
вления, следует кратко ответить на вопрос: что представляет собой
предварительно напряженный железобетон.
Согласно определению Немецкого комитета по железобетону,
приведенному в Немецких строительных нормах DIN 4227 [270]*,
разработанных с участием видных специалистов, под предваритель-
но напряженными железобетонными конструкциями понимают та-
кие конструкции, в которых бетон в результате приложения сил
натяжения подвергается такого рода предварительному напряже-
нию, при котором он под действием эксплуатационной нагрузки или
вообще не претерпевает растягивающих напряжений, или подвер-
гается их воздействию лишь в ограниченной степени. Под предвари-
тельным напряжением следует понимать собственное напряженное
состояние конструкции, вызванное только силами натяжения и
сохраняющееся после снятия всех напряжений, обусловленных дей-
ствием других нагрузок.
Предварительное напряжение может быть -осуществлено различ-
ными способами. Как правило, для этой цели используется стальная
арматура, которая подвергается натяжению и в напряженном со-
стоянии прочно заделывается в бетон несущей конструкции. Воз-
можно также предварительное напряжение конструкции осущест-
вить путем ее обжатия или воздействия на нее других аналогичных
усилий, приложенных к опорам, независимым от данной кон-
струкции.
Далее, предварительное напряжение может быть создано выбо-
ром способа производства строительных работ, например, путем
предварительной загрузки конструкции, или же выбором строитель-
ного материала, например, расширяющегося цемента.
* Числа в скобках указывают соответствующие источники в перечне литера-
туры, приведенном в конце книги.
5
Схема действия напряженной арматуры, прочно соединенной с
бетоном, схематически изображена на рис. 1.
Вначале стальной стержень не натянут (/), затем он подвергает-
ся натяжению (2) и бетонируется (5). Но бетон еще не напряжен.
После твердения бетона внешние растягивающие усилия с растяну-
того стержня снимаются. Вследствие стремления упругого растяну-
того’ стержня вернуться в исходное
положение и в силу сцепления его с
бетоном последний воспринимает
усилия, которые ведут к его обжа-
тию, иначе говоря, бетой подвергает-
! I ся упругому предварительному на-
I । ттг>СТМГСКХГтхтл Плп twj ттлт/л^п.тти
пряжению (4). Под воздействием
этих сил и в результате усаДки и пол-
зучести бетона, размеры бетонного
тела уменьшаются, и стержень те-
ряет часть сообщенного ему натяже-
ния (5). Эта потеря натяжения за
счет укорочения бетона может быть
Рис. 1. Схема действия напряжен-
ной арматуры
весьма значительной — примерно от
1500 дб 2000 кг!см2. Для того что-
бы потеря происходила в допу-
стимых пределах, приходится до-
водить предварительное напряже-
ние до очень больнгих размеров
и повышать качество бетона путем
применения жесткой бетонной смеси,
соответствующего подбора состава
бетона, введения добавок в него и надлежащего уплотнения. Все
это необходимо также для того, чтобы несмотря на укорочение бе-
тона, в растянутом стержне сохранилось еще настолько высокое
напряжение, при котором под действием внешних сил на конструк-
цию в бетоне вообще не вознйкало бы растягивающих усилий или
они были бы в допустимых пределах [6].
В немецких нормах DIN 4227 различают полное или ограничен-
ное предварительное напряжение. При полном предварительном на-
пряжении в бетоне не должны возникать растягивающие напряже-
ния, тогда как при ограниченном растягивающие напряжения до-
пустимы, но лишь в таких пределах, чтобы в бетоне не образовыва-
лись волосные трещины.
Натяжение арматуры предварительно напрягаемых элементов мо-
жет происходить до или после затвердения бетона. Натяжение арма-
туры до затвердения бетона практикуется в основном только при за-
водском изготовлении сборных железобетонных деталей, .так как оно
требует сложного оборудования и устройств, которые экономически
целесообразны лишь при многократном их применении. При рабо-
тах, выполняемых непосредственно на месте возведения сооруже-
ния, например при строительстве мостов, натяжение арматуры про-
изводится почти исключительно с передачей усилий натяжения на
6
затвердевший бетон несущей конструкции. Что касается последова-
тельности осуществления сцепления арматуры с бетоном, то раз-
личают:
а) предварительное напряжение с натяжением арматуры до за-
твердения бетона;
б) предварительное напряжение без сцепления арматуры с бе-
тоном конструкции;
в) предварительное напряжение с натяжением на затвердевший
бетон:
В первом случае стальная арматура подвергается натяжению
между неподвижными упорами и в таком состоянии бетонируется.
После схватывания бетона и приобретения им достаточной прочно-
сти арматура освобождается от анкеров. Вследствие стремления
стальной арматуры возвратиться в исходное положение в бетоне
возникают сжимающие 'напряжения. Если стальные арматурные
стержни расположены не центрально, а в растянутой зоне элемента
конструкции, работающего на изгиб, то этот элемент под действием
натяжения стальной арматуры изгибается в направлении, обратном
действию будущей нагрузки.
При предварительном напряжении с натяжением( арматуры на
бетон стальные стержни свободно расположены в бетоне, и их сцеп-
лению ничто не препятствует. Стальная арматура может быть рас-
положена и вне сечения бетона и, заанкерена по концам элемента
или конструкции. Натяжение в обоих этих случаях происходит с
передачей усилий на затвердевший бетон. Этот способ нашел широ-
кое распространение в практике строительства. В основном он со-
стоит в том, что стальная арматура располагается в полых каналах
внутри бетона или в забетонированных металлических трубах и
после приобретения бетоном достаточной прочности подвергается
натяжению, анкеровке и передаёт усилия натяжения на бетон.
После натяжения в пространство между стенками канала, и сталь-
ной арматурой нагнетается цементный раствор, и таким образом
осуществляется сцепление стальной арматуры с бетоном.
Другие определения и подробности, содержащиеся в упомянутых
выше строительных нормах, здесь не приводятся, так как они имеют
в виду местные условия и потребности. Задачей настоящей книги
является не столько рассмотрение официальных инструкций, сколь-
ко систематизация сведений и данных исследований в области пред-
варительно напряженного железобетона во всех странах, поэтому
более подробные данные, содержащиеся в упомянутых выше нормах,
не приводятся.
2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
РАЗВИТИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО
ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
После того, как в 1824 г. в Англии было изобретено вяжущее
вещество—портландцемент*, твердеющее на воздухе и в воде, стало
возможным развитие бетонного строительства. Особенно быстро раз-
вивалась промышленность бетонных изделий. Однако очень скоро
грубые формы бетонных конструкций перестали удовлетворять по-
требителей и поэтому возникла необходимость изготовлять из бетона
более тонкие изделия. На-
чались поиски подходяще-
го строительного материа-
ла, который мог бы слу-
жить каркасом изготов-
ляемых изделий, а бетон
служил бы только для за-
полнения. Впервые это
удалось осуществить
французу Ламбо (Lam-
bot), который в 1854 г. из-
готовил из железобетона
гребную лодку. В 1855 г.
ему был выдан первый па-
тент (22120, 20/ХП 1855)
на слитносоставной строи-
тельный материал — желе-
зобетон (рис. 2). Патент,
выданный на изобретение,
предусматривал замену
дерева в кораблестроении
и в различных конструк-
циях, подверженных дей-
ствию влаги и находящихся в условиях переменной влажности (на-
Рис. 2. Железобетон по французскому патенту
22120, выданному Ламбо в 1855 г.
* Портландцемент был одновременно изобретен Е. Челиевым в России
(Прим, ред.)
8
пример, емкости Для воды, доски, столбы и т. п.), металлическим
каркасом в оболочке из цементного раствора или иного материала
и придание этой оболочке формы изготовляемого изделия.
Этот патент можно считать началом создания железобетона, так
как в конструкции сочетаются сталь и бетон; при этом сталь способ-
ствует формообразованию и созданию жесткости, а бетон исполь-
зуется в качестве заполнителя для стенок конструкции.
При изучении истории железобетонного строительства следует
упомянуть американца X а й э т т a (Hyatt) [2], который, будучи по
профессии адвокатом, посвятил свою деятельность исследованию
вопросов техники и, в частности, проблеме пожарной безопасности
зданий. В его книге1’, изданной в 1877 г., впервые высказано поло-
жение о целесообразности размещения железа в растянутой зоне
бетонного тела (рис. 3). Его опыты, описанные в упомянутой кни-
ге, проводились в 50-х годах прошлого столетий. В 1877 г. в США
ему был выдан патент 206 112 на железобетонные конструкции.
Рис. 3. Опытная балка X а й э т т а
Несколькими годами позже французскому садовнику Монье
(Monier) были выданы (патенты на железобетонные изделия. Одна-
ко эти патенты являемся лишь повторением патента Л а м б о. За-
слугой Монье может считаться только то, что он наметил пути
применения этого нового конструктивного строительного материала
в других областях. Он предлагал использовать арматуру для прида-
ния изделию формы и для жесткости бетона. Монье получил в
1881 г. первый немецкий патент (14673) на «способ изготовления
разного рода предметов путем покрытия цементом железного карка-
са, соответствующего очертанию стенок предмета, .и изготовления
по этому способу железнодорожных аппал». Права на использование
немецкого патента Мон ье были приобретены фирмой Г устав
1 «Ап account of some experiments with Portland Cement Concrete combined
with iron as a building material with reference to economy of construction and for
security against fire in the making of roofs, floors and walking surfaces».
9
Фрейтаг (Gustav Freytag), а позднее— Вайсс и Фрейтаг
(Wayss und Freytag). Эта фирма занималась реализацией идеи
соединения стали и бетона и своими многочисленными опытами и ис-
следованиями, на которые были затрачены значительные средства,
привлекла внимание к новому строительному материалу и содейст-
вовала его дальнейшему распространению. Архитектор Кенен
(Коепеп) использовал'Опыты фирмы Фрейтаги на их основании
разработал основы расчета, которые впоследствии привели к вы-
пуску первых «Ведомственных норм на строительные конструкции
из железобетона». Кенен, так же как и X а й э т т, указал на то,
что стальная арматура служит для восприятия растягивающих уси-
лий в то время как бетон воспринимает сжимающие усилия.
Этим, по существу, завершается первый этап развития железо-
бетона. На той стадии его применения арматура в виде сеток и кар-
касов служила только для формообразования .и придания жесткости
изделию, изготовляемому из бетона. После того, как стали понятны
различные функции, выполняемые арматурой и бетоном, усилия ис-
следователей были направлены на все более глубокое проникнове-
ние § «тайны» железобетона. Для изучения его сущности проводи-
лись систематические опыты и их результаты теоретически обоб-
щались.
Возникал вопрос, как добиться, чтобы в условиях одновремен-
ного воздействия растягивающих сил на два разнородных матери-
ала—бетон и сталь, обладающих различной прочностью на растяже-
ние, — избежать появления трещин в бетоне, плохо работающем на
растяжение вплоть до момента, когда в стальной арматур при про-
должающемся действии сил растяжения возникают разрушающие
напряжения.
Первое предложение [3]—подвергать стальную арматуру натяже-
нию, а затем одновременно с неупругим материалом (бетоном) при-
лагать растягивающие силы, исходило от немецкого инженера Д ё-
ринга (Doehring). В этом предложении речь идет об изготовлении
пластин, брусков или плит с использованием вяжущих материалов,
получивших широкое применение в строительстве. Проволоки, по-
мещаемые в. бетон плиты, подвергаются сильному натяжению с по-
мощью направляющих роликов и натяжных приспособлений, распо-
ложенных с обоих торцов. После твердения бетона концы проволок
отрезаются ножницами, в результате получаются железобетонные
плиты перекрытия с напряженной арматурой. Цель напряжения ар-
матуры — повысить несущую способность плит и устранить опас-
ность трещинообразования.
Предложение Деринга впервые касается заводского изготовле-
ния железобетонных деталей с напряженной арматурой.
Впрочем, еще 27/Х 1886 г. американец Д ж е к с о н (JacKSon) по-
дал патентную заявку на изобретение [4], которое предусматривало
увеличение жесткости и повышение долговечности конструкций
лестниц, перекрытий, покрытий и аналогичных строительных частей
зданий из бетона. На первой странице патентной заявки сказано,
что изобретение включает комбинированные строительные конструк-
ю
ции из искусственного бетона или других аналогичных материа-
лов, состоящие из системы сводов, опорные части которых армиро-
ваны стальными стержнями с винтовой резьбой на концах, снаб-
женных навинчивающимися гайками. При навинчивании гаек стерж-
ни натягиваются и обжимают сводчатые конструкции. Таким обра-
зом стержни воспринимают растягивающие напряжения и гори-
зонтальный распор свода1'. На рис. 4, а и б показаны общий вид и
Рис. 4. Свод со стальными стерж-
нями, расположенными в попереч-
ном направлении: а—общий вид;
б—сечение nq х—у
Рис. 5. Свод с продольно распо-
ложенными стальными стержня-
ми: а—общий вид; б—сечение по
С-Д
поперечное сечение свода со стальными стержнями, расположенны-
ми в поперечном направлении, а на рис. 5,а и б—общий вид и про-
дольный разрез свода и расположенные в продольной направлении
стальные стержни с упорами против прогиба свода.
Хотя в этом предложении Д ж е к с о н а и не сказано, что натяже-
ние стальных стержней путем навинчивания на них гаек позволяет
избежать растягивающих усилий в бетоне, а в связи с этим и обра-
зования трещин, но все же указанные в нем детали конструкции с
этой точки зрения заслуживают внимания. В патенте в качестве ар-
матуры для таких конструкций названы виды стали: полосовая,,
круглая, а также листовое железо и другие прокатные металличес-
кие профили, которые не требуют дорогостоящих операций обработ-
ки по приданию арматуре волнообразной формы, образованию вы-
ступов, неровности поверхностей или устройству поперечных стерж-
ней, штырей и т. п., чтобы повысить сцепление стрежней с бетоном.
Далее в патенте указывается, что стержни помещаются в металли-
ческих трубках-оболочках, допускающих их движение при последую-
щем натяжении. Вместо трубчатых оболочек для восприпятствова-
ния сцепления стальных стержней с материалом свода могут приме-
няться толстое полотно, бумага, графит, глина и т. п.
1 «То resist the tensile strain > и« making it an abutment to
resist the horizontal thriist>.
11
Более важными для истории развития предварительно напря-
женного железобетона явились работы М а н д л я (Mandi), который
в свом труде «К теории цементно-железных конструкций» [5] устано-
вил, что действие нагрузки на плиты системы М о н ь е вызывает в
арматуре растягивающие напряжения, обусловливающие появле-
ние в бетоне внецентренных сжимающих сил. Вследствие этогЪ зна-
чительно уменьшаются напряжения, которым подвергается конструк-
ция. Это благоприятное влияние можно было бы еще более увели-
чить, если подвергнуть арматуру действию силы натяжения, а после
твердения бетона эту внешнюю силу снять. Таким путем в еще не-
нагруженном бетоне были бы вызваны внецентренные силы сжатия,
которые оказывали*бы на него действие, обратное нагрузке. Путем
подбора сил натяжения, воспринимаемых арматурой, можно значи-
тельно повысить использование прочности бетона. Предварительное
напряжение можно осуществить механически или путем повышения
начальной температуры арматуры, которая поддерживалась бы в
ней до твердения бетона. При разности температур 40° можно полу-
чить начальное напряжение 1 100 кг/см2. М а н д л ь в полной мере
не отдавал себе отчета о важности и значении его предложения.
В своих выводах о применении для плит М о н ь е предварительно
напряженной арматуры он указал, что предложенные им мероприя-
тия вряд ли могут дать практические выгоды, но вопрос этот требует
решения и для ответа на него недостает еще опытных данных.
Спустя несколько лет появилось предложение, аналогичное вы-
сказанному ранее Дёрингом, о натяжении арматуры непосред-
ственно на месте возведения железобетонных конструкций, таких,
как перекрытия и стены зданий. Было предложено [6], чтобы через
петли штырей, заложенных в кладке стен или прикрепленных к бал-
кам перекрытия, протяпивались проволока или трос в один или не-
сколько рядов в виде непрерывной сетки, расположенной по всей
площади перекрытия, затем каждая проволока или трос натягива-
лись с обоих концов. Для создания дополнительного натяжения
проволок соседние их участки скручивались путем вращения стерж-
ня, заложенного между проволоками; после этого для устранения
возможного раскручивания проволоки концы ее закреплялись.
Для создания начального напряжения в каменной балке было
предложено укладывать в ней железный стержень в ненатянутом
состоянии, имеющий проушины для продевания шплинтов с тем,
чтобы шплинт одного конца попадал в канавку камня пяты,
а шплинт другого конца стержня помещался на наклонной ко-
нечной поверхности противоположного камня; затем этот шплинт
заделывается в канавку вдоль наклонной конечной поверхности
камня [7].
Другие предложения для создания начального натяжения прово-
лок в соединяемых конструкциях, например в перекрытиях, исходят
от Руля (Ruhlj. Характерная особенность его предложений со-
стоит в том, что распределительные стержни прдволочной сетки из
полосового железа укладываются вначале плашмя, а затем ставят-
ся на ребро, вследствие чего проволочная сетка правится и натяги-
12
вается [8]. Для устранения перенапряжения проволок при их отно-
сительно небольшой растяжимости этот способ в дальнейшем был
улучшен—проволочным звеньям была придана упругость за счет
включения растяжимых элементов [9].
Следует также упомянуть предложения Лунда (Lund) о при-
менении пустотелых железобетонных блоков [10}. Лунд указывал
на то, что перекрытия внутри зданий работают как своды и что дей-
ствующие в них горизонтальные силы должны восприниматься за-
тяжками. При. росте нагрузки эти затяжки будут удлиняться. Однако
устройство затяжек не предотвращает деформацию бетона и образо-
вание трещин в нем.'Для устранения трещинообразования в бетоне
перед распалубливанием перекрытий затяжки следует подвергнуть
натяжению силой, равной допускаемым напряжениям. При устрой-
стве перекратий из сборных деталей, например из пустотелых бетон-
ных блоков, это можно было бы осуществить путем обжатия отдель-
ных деталей натяжением стержней, служащих затяжками.
Начиная с 1906 г., проблема трещиностойкости при изги-
бе, железобетонных балок была предметом многочисленных иссле-
дований, получивших освещение в литературе. Поводом к этому по-
служило требование, выдвинутое при строительстве прусских желез-
ных дорог [11], чтобы бетон нижних 3QH желозобетонных балок для
обеспечения трещиностойкости имел 1,5—2,5-кратный запас
прочности на растяжение. Это требование практически приводило к
невозможности применять железобетонные балки.
Поэтому Кенен внес предложение о создании начального на-
пряжения сжатия в бетоне растянутой зоны балок до их бетониро-
вания, путем натяжения расположенных в этой зоне арматурных
стержней при помощи натяжного приспособления. Натяжение ар-
матурных стержней снимается после твердения бетона; разгружен-
ные при этом арматурные стержни будут, вследствие укорочения,
стремиться занять исходное состояние, в результате чего они, в си-
лу сцепления с бетоном, произведут его обжатие [12].
По этому предложению Кенена были проведены опыты с
предварительно напряженными железобетонными балками. Часть
балок сечением 25X30 сж была изготовлена из 'обычного железобе-
тона, а другая —с предварительным напряжением арматуры, кото-
рая подвергалась натяжению при помощи натяжного приспособле-
ния, развивавшего напряжение до 600 кг!см2. Предварительное на-
пряжение лишь отодвигало время появления трещин. Для предва-
рительно напряженных балок нагрузка, вызывавшая трещины, со-
ставляла 7250 кг, тогда как в ненапряженных балках трещины в
бетоне появлялись уже при временной нагрузке, достигавшей
4833 кг. Эти первые опыты с предварительно напряженными желе-
зобетонными балками не привели к дальнейшему развитию идеи о
предварительном напряжении железобетонных конструкций. Кенен
сам признал, что способ, предложенный им, имеет тот недостаток,
что напряжение сжатия, первоначально сообщенное бетону, со вре-
менем падает, так как конструкция, вследствие протекающей в те-
чение нескольких лет усадки бетона, претерпевает укорочение и,
13
таким1 образом, происходит потеря начального натяжения стальных
стержней, а вместе с тем и оказываемых ими сжимающих усилий.
Склонность бетона к более или менее длительной усадке побу-
дила Кенена сделать попытку использовать это свойство для
предварительного напряжения железобетонных балок [13]. Он. изго-
товлял балки или плиты из двух слоев 'бетона различного 'Возраста
одинакового или разного состава. Вначале бетонировался склонный
к трещинам при нагружении нижний слой (пояс) конструкции из
бетонной смеси, менее подверженный усадке, затем, после тверде-
ния этого слоя, укладывался второй слой бетона—сжатого пояса.
Для устранения возможного скольжения одного слоя бетона по
другому поверхности растянутого пояса придавалась зубчатая или
иная шероховатая форма (рис. 6). Ранее изготовленная и уже зат-
вердевшая, менее подверженная усадке часть конструкции (балки)
Рис. 6. Балка _из двух слоев бетона различного возраста
противодействовала линейному укорочению вследствие усадки поз-
же уложенного слоя и, таким образом, подвергалась сжатию.
Во Франции также выдвигалось предложение подвергать арма-
туру натяжению до бетонирования конструкции. Предметом одного
из французских патентов [14] за 1910 г. являлся новый способ изго-
товления железобетонной балки; арматура балки, состоящая из
стальных стержней, подвергается натяжению за выступающие из
опалубки концы, которые анкеруются. После схватывания и тверде-
ния бетона анкеровка отпускается, в связи с чем арматурные стерж-
ни, вследствие их сцепления с бетоном, развивают в последнем силы
сжатия и в случае нагрузки стремятся вызвать прогиб в направле-
нии, обратном изгибу. При загрузке балки растягивающие напря-
жения в ее нижней части могут наступить лйшь после того, как бу-
дут сняты сжимающие усилия, вызванные предварительным натя-
жением арматуры.
В Англии Вильсон (Wilson) в 1917 г. получил патент на
усовершенствование армированных блоков, плит, балок и тому по-
добных бетонных изделий [15]. Кроме арматуры из проволок, про-
волочных сеток или других видов армирования, в конструкцию ук-
ладывается один или несколько проволочных тросов, которые да
бетонирования подвергаются сильному натяжению, и затем концы их
закрепляются на специальных штырях или трубках, заделанных, в
бетон других деталей (рис. 7).
14
В США, независимо от Джексон а, предложения которою уже
упомянуты выше, усовершенствованием железобетонных конструк-
ций занимались и другие исследователи, работавшие над изуче-
нием проблемы предварительного натяжения арматуры.
Рис. 7. Железобетонная балка с ненапрягаемой обычной и предвари-
тельно напряженной арматурой из проволочных тросов
В патенте США [16] на имя Штейнера (Steiner) от 10/11
1908 г. содержится указание на то, что арматура должна подвер-
гаться настолько высокому напряжению, чтобы при нагрузке желе-
зобетонной конструкции возникающие в бетоне силы сжатия нейтра-
лизовались до того, как в бетоне появятся растягивающие напряже-
ния и вызванные ими трещины. Целью изобретения являлось устра-
нение растягивающих усилий в бетоне или доведение их до миниму-
ма. На рис. 8 показаны некоторые примеры выполнения строитель-
Рис. 81 Строительные конструкции с предварительно напряженной армату*
рой: а—водоспуск; б—перекрытие; в—подпорная стенка; г—труба
пых конструкций с применением арматуры, указанной в этом патен-
те. Арматурные стержни по концам снабжены резьбой, анкерными
пластинками и гайками. Для подтягивания гаек во время твердения
бетона устроены в торцах бетонного тела выемки, которые потом
заделываются растворим «или бетоном. Длинная арматура состоит
из отдельных отрезков, соединенных между собой стяжными муф-
тами. Арматура подвергается натяжению до предела упругости. В
патенте ничего не сказано о том, как преодолевается сцепление
стальных стержней с бетоном и происходило ли перемещение сталь-
15
ных стержней в продольном направлении (продольная подвижность)
при натяжении их после твердения бетона.
В последующие годы был внесен еще ряд других предложений,
предусматривающих натяжение арматуры до затвердения бетона.
Подробное описание всех этих предложений Завело бы нас слиш-
ком далеко. Практическая ценность указанных предложений весьма
невелика, так как основная задача—обеспечение трещиностойкости
бетона — не была достигнута. Успех не мог сопутствовать этим
изобретателям, так как они довольствовались малой вели-
чиной предварительного напряжения, использовали лишь при-
митивные средства для натяжения арматуры и не проду-
мывали в достаточной мере законы статики. Кроме того, в то вре-
мя обычная торговая сталь не могла еще подвергаться настолько
высокому натяжению, чтобы достигнутые предварительные напря-
жения не снимались действием усадки и ползучести бетона, приро-
да которых тогда не была еще достаточно изучена. К тому же и
прочность бетона была недостаточно высока.
«Лишь начиная с 1920 г., многие заводы стали выпускать пред-
варительно напряженные железобетонные перекрытия и другие
железобетонные строительные детали, арматура которых обладала
повышенной прочностью и подвергалась натяжению перед бетони-
рованием вплоть до предела упругости. Ниже об этих предвари-
тельно напряженных деталях сообщается более подробно.
3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
С НАТЯЖЕНИЕМ АРМАТУРЫ ДО ЗАТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА
3—1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ
Как уже указывалось выше, метод предварительного напряже-
ния с натяжением арматуры до бетонирования преимущественно
применяется в заводском производстве сборных конструкций и де-
талей, так как такой способ изготовления предварительно напря-
женного железобетона, требующий сложных стационарных устройств
и оборудования, только в этом случае может обеспечить рента-
бельность производства. Ниже в хронологическом порядке дается
описание способов изготовления предварительно напряженных же-
лезобетонных деталей. Описание не претендует на исчерпывающую
полноту, так как все многочисленные способы производства охва-
тить невозможно.
3—11. Плиты Веттштейна
Первые попытки Веттштейна (Wettstein) изготовлять
вместо широких деревянных досок железобетонные плиты той же
толщины с одинаковой несущей способностью и прочностью отно-
сятся к 1919 г. При разработке конструкции предварительно напря-
женных железобетонных плит он исходил из принятых в то время
железобетонных плит перекрытий толщиной около 4 еле и длиной
2 ле [18]. Арматура таких плит состояла из стальных проволок диа-
метром 5 ле}и, расположенных в виде сетки с ячейками от 4 до 8 см
и защитным слоем в */2 см.
Позднее Ве ттш те й н предложил при изготовлении из желе-
зобетона перекрытий, шпал, плит, брусков, ригелей и т. п. приме-
нять арматуру, состоящую из большого числа как отдельных па-
раллельных проволок, так и переплетенных с ними поперечных про-
волок минимального диаметра, от Ч2 до Vio мм. Густая сетка этих
проволок в натянутом состоянии помещалась в бетон близ его по
верхности. Такое расположение арматуры увеличивало рабочее се-
чение бетона, а также повышало прочность и жесткость конструк-
17
ции при малой ее толщине. Чтобы можно было разместить тонкие
проволоки густой перекрестной арматуры в одной плоскости близ
поверхности бетона, ойи при укладке в форму подвергались -натя-
жению и оставлялись в таком состоянии до твердения бетона. Та-
ким способом можно было изготовлять конструкции перекрытий,
плит и т. д. толщиной от 6—10 до 30 мм, шириной от 35 до 60 см и
длиной от 2 до 6 ж. Проволоки поперечной арматуры укладывались
с внутренней стороны сечения, т. е. над продольными проволоками.
Вначале Веттштейн применял обычную проволоку, облада-
ющую принятой в то время прочностью, а позднее — специальную
стальную проволоку с пределом прочности от 14 000 до
20000 кг!см2. Проволока продольной и поперечной арматуры под-
вергалась натяжению при помощи натяжных приспособлений, и
напряжение в ней доводилось до предела упругости, а затем произ-
водилось бетонирование. Арматура продолжала сохранять высокие
собственные напряжения после усадки и ползучести бетона. Начи-
ная с 1925 г., Веттштейн, помимо железобетонных однослойных
перекрытий, проводил опыты по изготовлению трехслойных плит,
применяя различные бетоны, для каждого слоя. Средний слой со-
стоял из легкого бетона, а два наружных — из тяжелого армиро-
ванного бетона. При общей толщине плиты всего лишь 20 мм она
обладала хорошими изоляционными свойствами. Известны также
железобетонные плиты с выпусками арматуры по их периметру.
Проволоки арматуры после укладки плит перекрывались в стыках
внахлестку и после замоноличивания стыков образовывали проч-
ное сопряжение отдельных плит [19].
Разрезка на станке таких железобетонных плит на отрезки же-
лаемой величины не уменьшала их прочности. На рис. 9 показаны
два профиля железобетонных плит системы Веттштейн а, при-
меняемые в кровельных покрытиях. .Один тип таких плит имеет
ребра по двум продольным сторонам, а в поперечном сечении —
форму плоского лотка. Железобетонные плиты для небольших
крыш изготовлялись на всю длину ската, а для крыш больших раз-
меров их можно было стыковать внахлестку. При этом отпадала
необходимость в обрешетке. Могли изготовляться и плиты любых
длин с поперечным сечением зетового профиля.
Кроме того, железобетонные плиты изготовлялись со шпунтом и
гребнем; уплотнение цементным раствором швов между ними соз-
давало при плоской горизонтальной поверхности крыши совершен-
но водонепроницаемое покрытие.
По мнению Веттштейн а, предложенные им конструкции
тонких железобетонных плит характеризуются следующими свойст-
вами и особенностями [20]: применением наиболее высокопрочной
стальной проволоки; использованием максимально возможного по
величине предварительного напряжения; анкеровкой предваритель-
но напряженных проволок за счет самозаанкерования армировани-
ем конструкции большим числом тонких проволок для достижения
большей поверхности сцепления арматуры с бетоном; применением
высококачественного, быстротвердеющего бетона, получаемого пу-
18
тем вибрирования и тепловой обработки; возможностью разрезки го-
товых железобетонных плит на элементы без нарушения их статиче-
ских свойств в каком-либо направлении. Плиты обладают совер-
шенно упругими свойствами и высокой трещиностойкостью; Арма-
тура в них расположена в наружных слоях бетона, полностью вос-
Рис. 9. Плиты кровельных покрытий Веттштейна: а—при укладке пер-
пендикулярно к уклону кровли; б—при укладке параллельно уклону
кровли
принимающих растягивающие и сжимающие усилия, тогда как
средняя зона подвергается лишь незначительным скалывающим
напряжениям и служит заполнителем. Это позволяет снизить
собственный вес конструкции и уменьшить расход материалов»
Применение сильно натянутой поперечной арматуры способствует
восприятию поперечных усилий сжатия, уменьшает прогибы и уве-
личивает упругость под действием нагрузки.
3—12. Предварительно напряженные
железобетонные детали и мачты Глезера
В 1927 г. Глёзер (Gloser) предложил [21, 22] в армиро-
ванных бетонных строительных деталях предотвращать образова-
ние волосных трещин путем натяжения арматуры до бетонирова-
ния и доведения натяжения почти до предела упругости, затем
концы арматуры пропускать через отверстия в стальных* пласти-
нах, которые устанавливаются перед натяжным приспособлением и
во время бетонирования служат опалубкой торцовых стенок фор-
муемой детали; после достаточного отвердевания бетона пластины
19
остаются в качестве анкерных устройств для арматуры. Таким
образом достигается возможность высвободить натяжное приспо-
собление для повторного его использования уже после начального
твердения бетона. При этом бетон оказывает достаточное сопро-
тивление стремлению стержней арматуры к линейному сокраще-
нию; после снятия внешних сил натяжения бетон остается под дав-
лением натянутой арматуры, которое передается на него через
анкерные пластины.
Позже Г л ё з е р предложил также конструкцию натяжного
приспособления [23].
3—13. Предварительно напряженные
балки системы Фрейссине
В 20-х годах текущего столетия решение проблемы предвари-
тельно напряженного железобетона получило заметный толчок бла-
годаря опубликованным работам французского инженера Фрейс-
сине (Freissinet) [24}. Фрейссине подробно изучал поведение
высокопрочных бетонов при длительной их загрузке и детально
Исследовал усадку и ползучесть бетона при постройке железобе-
тонного арочного моста через р. Элорн вблизи Бреста. Он пришел
к убеждению, что потеря натяжения в арматуре вследствие ползу-
яести и усадки бетона становится тем меньше, чем прочнее и плот-
нее бетон и чем выше прочность стали.
В результате многих опытов стало возможным для бетона
определенного качества рассчитывать ожидаемые потери натя-
жения вследствие его усадки и ползучести [25].
Предложения Фрейссине по конструированию и производст-
₽у предварительного напряженного железобетона охранялись мно-
теОиСлеТТНЫми патентами во Франции и других странах. Основным
содержанием его изобретений следует считать то, что прямолиней-
ная арматура из высокопрочной стали с большим пределом упру-
гости, которая помещалась в тело бетона высокой прочности на
сжатие в процессе изготовления строительной конструкции, подвер-
гается предварительному напряжению не менее 4000 кг/см2. Усло-
вием для этого являлось применение стали с высоким пределом
упругости, который может быть повышен за счет термической
обработки.
«Предпосылкой изобретения», как гласит текст немецкого патен-
та Фрейссине DRP 622746 [26], «является применение для арма-
туры материала, обладающего повышенными свойствами, а также
высококачественной бетонной смеси. Только при этих условиях
можно создать железобетонную конструкцию, способную надежно
воспринимать высокие нагрузки. Для арматурных стержней могут
использоваться стали, обладающие пределом упругости не менее
40 кг/леле2, который, в зависимости от величины применяемого натя-
жения, должен повышаться до 160 кг!мм2 и больше. Предваритель-
но натянутая прямолинейная арматура должна быть распределена
20
в бетоне таким образом, чтобы она создавала распределение ежи-?
мающих усилий, противодействующее силам растяжения, которые’
слагаются из собственного веса бетона и полезной нагрузки. Для
достижения надлежащей высококачественной бетонной массы необ-
ходим тщательный подбор фракции заполнителей, вибрирование,
прессование и обжатие.
Согласно изобретению напряжение, сообщенное арматурным
стержням, не может оказаться полностью снятым противодейству-
ющими ему силами, и железобетонная конструкция может подвер-
гаться длительно действующим усилиям сжатия, которые способст-
вуют полному исчезновению растягивающих усилий, возникающих
в элементе под действием собственного веса и полезной нагрузки,
или же выравнивает эти усилия. Железобетонные конструкции, из-
готовленные по такому способу, приобретают свойства однородных
(гомогенных) тел.
В некоторых случаях целесообразно создавать пространственное
напряженное состояние, воздействуя давлением на железобетонную
конструкцию во всех направлениях. С этой целью в бетонную массу
укладываются ненапрягаемые элементы арматуры в поперечном
направлении к предварительно напряженным продольным арма-
турным стержням, например, кольца или хомуты. Когда в бетоне
под действием напряженной арматуры возникает обжатие, насту-
пает поперечное расширение -бетона, которое в свою очередь пере-
водит кольца и хомуты в напряженное состояние.
Для натяжения прямолинейных стержней пользуются гидравли-
ческими домкратами или винтами. Когда с помощью этих средств
осуществлено натяжение арматуры, форма заполняется бетоном.
После схватывания и твердения бетона (натяжные (приспособления
удаляются. С этого момента напряжения воспринимаются бетоном».
Для передачи на бетон высоких напряжений арматуры и созда-
ния обжатия бетона так, чтобы в нем не происходило проскальзы-
вания натянутых стальных стержней, они снабжаются анкерными
устройствами, например, из бетонных тел, приделанных к арматуре,
или из выступов или утолщений стальных стержней, которые полу-
чаются путем той или иной обработки. Концы тонких проволок
можно при известных условиях не анкеровать.
Способ изготовления предварительно напряженных конструкций,
предложенный Фрейссине, применим также и для сборных
бетонных элементов. В этом случае в бетонньгх элементах или де-
талях. при их бетонировании устраиваются полости в виде пазов й
каналов, в которые после схватывания и твердения бетона вводят-
ся арматурные стержни и подвергаются натяжению. После уста-
новки анкеров, опирающихся на строительную деталь, натяжные
приспособления убираются. Усилия сжатия передаются бетону с по-
мощью указанных анкеров [26].
Как уже упоминалось, Фрейссине считал, что бетон необ-
ходимо применять возможно более плотный и малопористый, кото-
рый, благодаря своей большой упругости, дает незначительные де-
21
формации, а поэтому и наименьшие потери натяжения в арматуре.
В целях улучшения свойств предварительно напряженных конструк-
ций он предлагал применять бетонную смесь с избытком воды. Бе-
тонная масса после заполнения формы, подвергаясь совместному
вибрированию и прессованию, теряет избыток воды и приобрета-
ет исключительную плотность [27].
Изготовленные этим способом железобетонные конструкции об-
ладают значительной прочностью и способны оказывать большое
сопротивление действию скалывающих и сжимающих сил. Это в
особенности важно при действии знакопеременных напряжений, во-
зникающих, например, в железнодорожных шпалах; как известно,
обычный бетон весьма плохо воспринимает такого рода нап-
ряжения.
Бетон целесообразно уплотнять гидравлическим способом. При
этом жидкость под давлением может подаваться через резиновый
шланг или другое приспособление, расположенное внутри бетонной
смеси или вне ее. На рис. 10 приведена схема бетонирования бал-
ки, при которой свежеуложенная бетонная смесь 1 сжимается меж-
ду надувными мешками 2 и 5, расположенными снаружи и внутри
бетона. Стенки формы 4 должны выдерживать эти силы давления
Рис. 10. Прессование свежеуложенной бетонной смеси с помощью
надувных мешков
Предметом другого патента Фрейссине является способ сек-
ционного изготовления железобетонных конструкций, преимущест-
венно работающих на изгиб, например, железобетонных балок.
Идея секционного изготовления конструкции из предварительно на-
пряженного железобетона возникла в связи с трудностями, вызван-
ными все возрастающими размерами и весами строительных кон-
струкций, в частности, таких как балки, и ростом стоимости соот-
ветствующего оборудования и приспособлений. Согласно этому
предложению Фрейссине [29}, форма строительной конструкции,
подлежащей изготовлению, например, двутавровой балки, делится
на несколько отрезков возможно равных размеров. Арматуру под-
вергают натяжению постепенно, отдельными участками, в последо-
вательности, соответствующей технологическому процессу, затем в
опалубку укладывают бетонную смесь. На рис. 11 показаны общий
22
вид и план установки для натяжения арматуры и формования из-
делия, схема анкеровки основной арматуры и хомутов, а также
поперечное сечение предварительно напряженной балки в процес-
се ее 'изготовления. Поддон формы образует несущая вспомогатель-
ная балка /, состоящая из двух частей И покоящаяся на катках 7
или на вагонетках, при помощи которых под действием пресса 2
происходит раздвижка отдельных частей. Арматура укладывается
на вспомогательные балки поддона с заанкериванием ее концов 3.
В избежание скольжения при натяжении арматуры анкеры снабже-
ны по опорной поверхности зубцами 4, которые сопрягаются с со-
ответствующими зубцами -вспомогательной балки поддона. После
заанкеривания арматуры обе части вспомогательной балки 1 под-
дона раздвигаются, и тем самым напрягается поперечная арматура-.
Далее устанавливается опалубка для секционного формования кон-
струкции и производится бетонирование. Одновременно могут фор-
моваться несколько отрезков железобетонной конструкции с замо-
нолиЧИванием между двумя ранее забетонированными участками.
Отвесно установленные хомуты 5 натягиваются натяжными приспо-
соблениями 6, опирающимися на бортовую оснастку опалубки. Ус-
корение твердения бетонной смеси достигается за счет вибрирова-
ния, уплотнения и пропаривания.
Фирма Вайсс и Фрейтаг, которая приобрела лицензию на
изготовление и применение предварительно напряженных железо-
бетонных изделий по патентам Фрейссине в Германии, провела
в 1935—1938 гг. опыты с предварительно напряженными железобе-
тонными балками пролетом в 18,5 м для исследования ряда вопро-
сов, связанных с упругой и пластической деформацией бетона, с
учетом перераспределения напряжений в конструкции [30]. В пер-
вую очередь эти опыты должны были дать ответы на следующие
четыре вопроса:
1. Какова величина модуля упругости предварительно напря-
женного бетона при изгибе, а следовательно, число п=Еа-.Ев.
2. При какой нагрузке начинается образование трещин в бетоне
(трещиностойкость).
3. Как ведет себя предварительно напряженная балка, когда
превзойдена нагрузка, вызывающая образование трещин, и какова
величина разрушающей нагрузки.
4. Достаточна ли потеря напряжения в 1500 кг!см2, вводимая в
статический расчет для того, чтобы компенсировать укорочение бе-
тона вследствие усадки и ползучести.
Опытная балка была изготовлена в-июле 1935 г. на заводе фир-
мы во Франкфурте на Майне и испытывалась под нагрузкой. Вто-
рая балка была изготовлена в декабре 1937 г. на испытательной
станции в Дрездене и испытывались под руководством профессора
д-ра инж. Г е е л е р a (Gehler); нагрузка на балку была доведена
до разрушающей. Размеры дрезденской балки и система ее армиро-
вания показаны на рис. 12.
При изготовлении франкфуртской балки для арматуры была ис-
пользована кремнемарганцовистая сталь завода Клёкнера (Klock-
23
24
пег — Werke) в виде холоднотянутой проволоки диаметром от 4 до
5,4 мм, прочностью на растяжение от 9 200 до 10 000 кг!см2 с пре-
делом текучести от 8000 до 7940 кг!см2 и с относительным удлине-
нием при разрыве 5,9°/о. Арматура дрезденской балки состояла из
термически обработанной углеродистой ста-
। ли завода Круппа и обладала прочностью на
Рис. 12. Дрезденская
опытная балка
растяжение 10360 кг/см2, пределом текучести
8730 кг!см2 и относительным удлинением при
разрыве 6,4%. Горизонтальная армату-
ра подвергалась натяжению порядка
5500 кг!см2, что на 1500 кг/см2 превышало
расчетное предварительное напряжение. Это
должно было компенсировать потерю напря-
жения вследствие усадки и ползучести.
Результаты опытов дали ответ на постав-
ленные выше вопросы, и более поздние опы-
ты и измерения подтвердили правильность
выводов.
При первом загружении дрезденской бал-
ки в возрасте бетона от 2 до 4 недель модуль
упругости составил Е\ =317 000 кг 1см2 и при
третьем загружении в возрасте бетона 4 ме-
сяца он достигал £2=372 000кг/слс2.У франк-
фуртской балки модуль упругости бетона в возрасте от 2 до 4 недель
составлял £1=288 000 кг!см2 и через 33/4года—£2=357000 кг!см2.
Измерения прогибов показали, что упругость деформации балок
обеспечивается при нагрузке до 1,5-кратной от расчетной. Из того
факта, что у обеих балок, несмотря на очень различный возраст
бетона, трещины появлялись при почти одинаковой величине на-
грузки, может быть сделан вывод, что совершенно исключаются
опасения о якобы недопустимо высоком падении предварительно-
го напряжения после более длительной работы конструкции. Тре-
щин у мест расположения анкерующих приспособлений не наблю-
далось.
Полученный разрушающий момент составлял для дрезденской
балки 2,4-кратную величину и франкфуртской балки 2,8-кратную
величину от расчетного момента.
Потеря напряжения в арматуре дрезденской балки достигла по-
рядка 570 кг/см2, а в арматуре франкфуртской балки даже через
несколько'лет потеря напряжения составляла только от 500 до
700 кг!см2', следовательно, принятая потеря напряжения в
1500 кг/см2 дает большой запас.
Резюмируя, можно сказать, что опыты во Франкфурте на Майне
и в Дрездене выяснили поведение предварительно напряженного
железобетона; они дали-Возможность установить модуль упругости
Е, определить величину п, оценить запас прочности и трещиностой-
кость и зависимость между кубиковой прочностью бетона и прочно-
стью его в конструкции, а также степень установившегося предва-
рительного напряжения и эффективность натяжения .хомутов [28].
26
Дальнейшие более подробные результаты опытов содержатся в
сообщении М ё р ш a (Morsch) [31}.
В заключение отметим еще одно изобретение Фрейссине, ка-
сающееся изготовления предварительно напряженных конструкций
с помощью кольцеобразной арматуры» [32]. К/петлям арматуры при-
мыкают жесткие натяжные элементы или блоки, присоединенные
к натяжным приспособлениям. Сперва бетонируется та часть, ко-
торая содержит напрягаемую арматуру* ia исключением п остран-
ства, окружающего натяжные приспособления. После их удаления
оставшиеся пустоты заполняются бетонной смесью.
На рис. 13, а показаны натяжные блоки 1 из бетона, вокруг
которых уложена арматура 2, подлежащая натяжению. Через блоки
Рис. 13. Натяжные блоки с кольцеобразной арматурой: а—массив-
ный бетонный натяжной блок; б—вертикальный и горизонтальный
разрезы пустотелого натяжного блока; в—установка для одновре-
* менного натяжения нескольких конструкций
гибкими тросами 5, лежащими в шлицах и проходящими через
опалубку, осуществляется натяжение. Тросы покрывают смазкой,
которая обеспечивает их скольжение при вытягивании после твер-
дения бетона. В каналы для тросов, впоследствии нагнетается рас-
твор. Натяжные тросы 3 могут быть установлены параллельно и
перпендикулярно к 'напрягаемой арматуре 2. Недостатком указан-
ных блоков является то, что натяжные тросы 3 для того, чтобы их
можно было вытащить, должны освобождаться. Этого недостатка
можно избежать, используя конструкцию, показанную на рис. 13, б,
в которой натяжные блоки представляют собой пустотелый эле-
27
мент 6. Через этот элемент продевается болт 7, к его выступающим
концам крепятся тяги 8 натяжных приспособлений. На рис. 13, в
схематически изображена установка для одновременного изготов-
ления и напряжения нескольких конструкций. Формы 9 располага-
ются на подвижных стеллажах 10. Натяжные тросы 3 отдельных
строительных конструкций связаны между собой промежуточными
элементами 4. Натяжное приспособление 5 действует с одного
конца. Оно может устанавливаться между отдельными формами
при наличии двух неподвижных опор.
3—14. Однослойные и многослойные пустотелые плиты
системы Шефера
В 1931 г. Вильгельм Шефер (Schafer) в Мангейме при-
ступил к производству армированных бетонных плит любой длины
без опалубки [33}. Согласно сообщению Графа (Graf) и Вайля
(Werl) о результатах опытов над предварительно напряженными
панелями по системе Шефера арматура этих панелей первона-
чально состояла из обыкновенной стальной проволоки диаметром
от 5 до 6 мм, подвергавшейся сильному натяжению перед бетониро-
Рис. 14. Плита Шефера
ванием. Позднее применялись скрученные пары стальных прово-
лок из высококачественной стали с прочностью на растяжение в
среднем 16 800 кг!см2. Отдельные проволоки имели диаметр от 2 до
2,5 мм. Плиты, изготовляемые Шефером (рис. 14), состоят из
среднего слоя пемзобетона 1 с пустотами 2 и верхнего и нижнего
слоев 3 и 4'из плотного тяжелого бетона. В эти последние слои
укладывается арматура 5. Все три слоя бетонируются одновремен-
но на длинном стенде.
Для изготовления плит Шефера служит установка [33], кото-
рая состоит из формовочной машины 1, бункеров для бетонной
смеси, жестко соединенных с ней, и передвигающегося вдоль полос
стенда портального крана 3, обладающего регулируемым поступа-
тельным и обратным движением (рис. 15). Чтобы иметь ‘возмож-
ность работать на отдельных, рядом лежащих полосах стенда, фор-
мовочная машина может перемещаться в поперечном направлении
и автоматически устанавливаться в положении, точно совпадающем
28
Рис. 15. Установка для изготовления предварительно
напряженных плит и балок в виде длинных полос
с осью данной формуемой полосы. Машина в поперечном направле-
нии перемещается вручную с помощью цепи или канатной тяги;
продольное движение осуществляется от механического привода.
Особенность установки состоит в том, что рабочие органы машины
выполняют комбинированное движение, причем основная несущая
конструкция формовочной машины движется непрерывно, тогда как
другие приборы^ участвующие в формовке, движутся скачкообразно.
В то время, как основная конструкция плавно передвигается, дру-
гие органы, участвующие в формовке, оставаясь на короткий про-
межуток времени в покое, начинают быстро двигаться, как бы на-
гоняя идущую впереди основную конструкцию, на которой они
смонтированы.
Формование плит на полосе стенда происходит последовательно
в порядке расположения одной плиты над другой в вертикальном
положении. Для этого машина может перемещаться по высоте. Над
первой по счету нижней плитой, отформованной на любой длине,
последовательно формуются один за другим до тридцати ярусов
плит. Отдельные ярусы разделяются между собой бумажными про-
кладками. Схватывание бетона в плитах во всем штабеле происхо-
дит постепенно.
Движение формовочного агрегата по направляющим 4 осущест-
вляется крановой конструкцией 5, расположенной над нижней кон-
струкцией портального крана 3. Агрегат управляется с рабочего
места механизмом с цепной шестерней; для регулировки скорости
подачи бетонной смеси служит точно устанавливаемый по высоте
нож 2,'расположенный у задней стороны выпускного бункерного
патрубка 6. Непосредственно за формующим устройством располо-
жена коробка с, мелким посыпным материалом 7, жестко соединен’
ная с подвижной конструкцией а также заглаживающее приспо-
собление, движущееся от формовочного привода 8 и служащее
для отделки поверхности плиты. К передней части подвижного пор-
тала прикреплена направляющая решетка 9 для арматуры, а к
задней части — траверса для вытягивания арматуры следующей
очередной плиты. На одной или нескольких рамах с поступатель-
ным движением крепятся сменные ножи, которые при продвижении
формовочной машины разрезают плиту в продольном направлении
на желаемую ширину. Для равномерного натяжения арматурных
проволок, последние в конце формовочной полосы могут либо при-
крепляться к переставному натяжному приспособлению в раме с
контргрузами, либо зажиматься клиньями в качающейся траверсе
рамы.
Для изготовления трехслойной плиты требуется соответствующее
число последовательно расположенных бункеров с различными ма-
териалами. Первый из этих бункеров укладывает нижний слой плот-
ного тяжелого бетона. После предварительного уплотнения трам-
бованием наносится второй, легкобетонный слой, также предвари-
тельно уплотненный. Затем из третьего бункера наносится верхний
слой плотного тяжелого бетона, и все в целом окончательно уплот-
няется трамбованием.
30
3—15. Комбинированные плиты фирмы Реми из пемзобетона
и тяжелого бетонах предварительно напряженной
арматурой
На комбинированные плиты из пемзобетона и тяжелого бетона
с предварительно напряженной арматурой и пустотами фирме
Реми (Remy) в Нейвиде на Рейне выдано охранное свидетель-
ство DRGM 1469997. И в этих плитах арматура расположена в
слоях тяжелого бетона, которые, благодаря сцеплению, образуют
прочное соединение с пемзобетонным слоем. На рис. 16 приведены
некоторые примерь! конструкций панелей типа Реми.
Рис. 16. Комбинированные плиты из пемзобетона и тяжелого бетона с на-
пряженной арматурой
Плита перекрытия или покрытия (рис. 16, а) состоит из слоя тя-
желого бетона 2, работающего на растяжение, в который включена
напряженная арматура Дав зоне действия сжимающих сил — из
значительно более толстого пемзобетонного слоя 3. Пемзобетонный
слой может также включать ненапрягаемую или напряженную
арматуру 1 а.
Плита, представленная на рис. 16,6, состоит из внутреннего слоя
пемзобетона 3 и двух наружных слоев тяжелого бетона 2 с арма-
турой 1.
31
Плита, показанная на ри-с. 16, в, имеет ребра из тяжелого бетона
4, проходящие по всей толщине плиты и служащие для размещения
в них напряженной арматуры 1.
В плите, приведенной на рис. 16,г, ребра 5 занимают лишь поло-
вину ее толщины. Сечение ребер сообразуется -с арматурой, тре-
бующейся для плиты.
Вариант плиты, показанный на рис. 16, д, -отличается наличием
продольных пустот 6 и вкладышей жесткости 7 из тяжелого бетона;
зона действия растягивающих напряжений состоит из слоя тяже-
лого бетона 2, включающего арматуру 1.
Плиты на рис. 16, е и ж представляют собой конструкции с уси-
ливающими армированными вкладышами 8 -полукруглого или круг-
лого сечения из тяжелого бетона.
Все варианты конструкции, приведенные на рис. 16, а, б, в, г, д, е,
ж, могут быть скомбинированы в плиту, представленную на рис.
16, 3.
Для повышения прочности и транспортабельности плита по пери-
метру усилена бортами 9.
Кроме того, в целях улучшения изоляционных качеств плиты од-
на из ее поверхностей может покрываться слоем пробки или же сло-
ем пемзобетона, служащим основой для штукатурки. Арматура
панели может состоять из стальных стержней или из стальных про-
стых, крученых, и плетеных проволок, или в ввде сеток и каркасов.
В особых случаях в качестве армату-ры вместо стали могут приме-
няться другие металлы или даже дерево, .синтетические материалы,
например, нити из стекла, найлона и т. п.
3—16. Предварительно напряженный железобетон
без анкеров по Хойеру
Предварительно напряженный железобетон, армированный тон-
кими проволоками, получил дальнейшее развитие в изобретении
чехословацкого инженера Хойера (Ноуег) [35}. Идея его изоб-
ретения заключается в том, что для изготовления сборных предва-
рительно напряженных железобетонных конструкций следует при-
менять высокопрочные стальные проволоки (в то время он их на-
зывал струнами), подвергаемые высокому напряжению; для про-
волок используется термически обработанная, повышенного каче-
ства стальная проволока диаметром примерно от 0,5 до 2 мм с
пределом прочности на разрыв от 12 000 до 30 000 кг!см2, при этом
арматура не должна иметь внешних анкерных устройств. Натяже-
ние арматуры доводится до напряжения, соответствующего при-
мерно половине ее предела текучести; отпуск натяжения допускает-
ся лишь по достижении бетоном степени твердения, соответствую-
щей требуемой высокой прочности на сжатие.
Патент, оспаривавшийся в то время, содержит подробное описа-
ние предмёта изобретения и полный обзор тогдашнего состояния
техники. В патенте, между прочим, оказано, что отдельными изо-
бретателями уже и ранее предлагалось применять для арматуры же-
32
лезобетонных деталей высокопрочную катаную сталь диаметром
до 16 мм с пределом прочности на разрыв порядка 10 000 кг/см2. Хо-
лодная вытяжка повышает предел текучести таких стальных стерж-
ней. Предполагалось даже применение арматурных стержней из
стали прочностью до 16 000 кг!см2. Однако подобная сталь тогда не
выпускалась.
Предлагавшиеся для предварительно напряженных конструк-
ций стальные стержни должны были снабжаться по концам анкер-
ными устройствами, так как передача высокого- напряжения на
бетон каким-либо иным способом была невозможна.
Применение же тонкой проволоки, несмотря на благоприятные
результаты лабораторных испытаний, считалось неприемлемым, так
как опасались недостаточного ее сцепления с бетоном.
Способ, предложенный Хойером, отличается от ранее извест-
ных тем, что он предусматривал применение проволоки диаметром
от 0,5 до 2 мм с пределом прочности на разрыв до 30 000 кг/см2,
особо термически обработанной, без каких-либо анкерных устройств.
Подвергаемая натяжению проволока состоит из высокоуглеродистой
тигельной стали, содержащей от 0,7 до 1°/о углерода, с начальной
заводской прочностью от 10 000 до 12 000 кг1см2 [36]. Сталь—нелеги-
рованная и не содержащая компонентов специальных качественных
добавок. Используемая для этого исходная сталь поставляется диа-
метром от 6 до 12 мм и подвергается дополнительной обработке
(так называемому патентированию) путем многократного волочения
и последующего отжига в свинцовой ванне при температуре 450 —
500°. После травления проволоки она волочением доводится до же-
лаемого диаметра. В этом конечном виде стальная проволока обла-
дает прочностью от’ 28 000 до 30 000 кг!см2 и пределом текучести в
24 000 кг!см2. Относительное удлинение при разрыве составляет
лишь от 2 до 5®/о, та к что бетон, армированный этой проволокой, на-
ходится в упругом состоянии почти вплоть до разрушения. Процесс
разрушения в такой конструкции наступает не мгновенно, а сначала
в ней обнаруживается большой прогиб, который примерно в десять
раз больше, чем в конструкции из обыкновенного железобетона.
При этой разрушающей нагрузке в бетоне возникают и первые
трещины, однако при снятии нагрузки они снова закрываются.
Напряжение сжатия, испытываемое бетоном после отпуска натя-
жения стальных проволок, находится в пределах от 100 до 200 кг/см2.
Это напряжение может восприниматься лишь особо высококачест-
венным бетоном. Чтобы как можно скорее снять натяжные приспо-
собления стальных проволок, требуется создать в бетоне высокое на-
чальное напряжение сжатия, т. е. должна быть достигнута с наивоз-
можной быстротой кубиковая прочность бетона 425 кг!см2. Через 28
дней прочность на сжатие должна -составлять 600 кг!см2. В швейцар-
ском патенте [37] Хойера указывается прочность бетона на сжа-
тие от 400 до 1200 кг!см2. Для ускорения твердения бетона исполь-
зуются немецкие цементы марок Z325 и Z425 или глиноземистые це-
менты или же применяется тепловая обработка изделия. Для дости-
жения высоких прочностей, наряду с использованием высококачест-
33
венных строительных материалов, требуется применять соответствую-
щие методы обработки и уплотнения бетонной смеси.
Изготовленные по способу Хойера конструкции из предвари-
тельно напряженного железобетона обладают свойствами нового
строительного материала. Изобретатель должен был в свое время,
согласно собственному его признанию, бороться с многочисленны-
ми оппонентами [38]. Полагали, что высокая прочность, приданная
тонкой стальной проволоке (путем специальной термически-меха-
нической обработки), не является долговечной, и поэтому она не-
пригодна для изготовления строительных элементов, рассчитанных
Рис. 17. Распределение усилий сжатия, испыты-
ваемых бетоном под действием стального стерж-
ня, подвергнутого натяжению: а—при наличии от-
дельного толстого стержня; б—при многочислен-
ных тонких проволоках
на длительную нагрузку. Эти предубеждения были опровергнуты
практическим опытом.
Повышенная способность к сцеплению тонких стальных проволок
с бетоном достигается за счет того, что натяжные приспособления
освобождаются лишь после приобретения бетоном высокой прочно-
сти на сжатие. При натяжении проволока испытывает сокращение
сечения. При снятии натяжных приспособлений на концах проволоки
увеличиваются размеры поперечного сечения, и поэтому, помимо
продольного сжатия, арматура оказывает также давление на бетон,
нормальное к своей поверхности (боковое давление); возникающие
силы трения еще более повышают сцепление стальной арматуры с
бетоном.
При наличии небольшого числа стальных стержней каждому из
них отдельно сообщается высокое натяжение, и сила предваритель-
ного натяжения передается бетону неравномерно (рис. 17). Вблизи
стержня тело бетона испытывает более высокие напряжения сжатия,
чем на некотором расстоянии от стержня. Сила предварительного
г,4
натяжения, следовательно, действует наиболее значительно около
стержня и равномерно убывает по мере удаления от него. Если же
отдельные стержни крупных диаметров заменяются многочисленны-
ми тонкими стальными проволоками с эквивалентным суммарным
сечением, то силы предварительного напряжения распределяются
равномерно по всему сечению бетона.
Способ Хойера применялся для балок любой формы и длины,
разного рода плит, а также для изделий из бетона, до тех пор не
изготовлявшихся. Водопроводные напорные трубы и резервуары мо-
гут изготовляться для внутренних давлений до 200 атм. Железо-
бетон по Хойеру был пригоден и для железнодорожных шпал,
так как он был невосприимчивым к влиянию переменных нагрузок.
Первоначально при изготовлении железобетонных строительных
деталей Хойер намеревался для временных анкеровок стальных
проволок в процессе натяжения применять зажимные приспособле-
ния. Но он пришел к убеждению, что такие приспособления сложны
и неудобны, и к тому же, при больших усилиях натяжения, которые
требовались при изготовлении подобных изделий, они неэффективны,
так как концы проволок скользят в них. Поэтому Хойер помещал
выпуски концов арматурных проволок в специальную форму и за-
ливал ее быстро застывающей массой, преимущественно из легко-
плавкого металла, например, свинца или же из прочных искусствен-
ных смол и т. д. [391.
Длина концов проволок, запускаемых в заливаемую массу, мог-
ла быть значительно укорочена, если им придавать волнистую фор-
му. На практике при изготовлении проволок достигалась надежная
анкеровка проволок диаметром 2 мм при длине гофрированных кон-
це® 11 см.
Для одновременного изготовления большого числа предваритель-
но напряженных конструкций, в частности плит и балок, X о й е р за-
патентовал устройство [40], у которого Между двумя натяжными упо-
рами была расположена установка, двигающаяся по рельсам, со-
стоящая из формы со съемными боковыми стенками, лежащей на
рессорах, и вибрирующего механизма, находящегося под формой.
В нижней части установки имелись откидные стеллажи для укладки
готовых железобетонных конструкций. Упоры с натяжными приспо-
соблениями устанавливались на такой высоте, чтобы передвижная
форма и вибрирующее приспособление находились под натянутой
арматурой.
На рис. 18 показан вид такой установки. Между обоими натяж-
ными упорами 1 натянуты стальные проволоки 2, удерживаемые на
определенных расстояниях диафрагмами 3. Диафрагмы 3 могут од-
новременно служить и для разделения изготовляемых в один прием
железобетонных деталей. Вагонетка 4 ’движется по рельсам 5 между
двумя натяжными упорами и служит для -заполнения, распределе-
ния, формования и вибрирования бетонной смеси. Бетонная смесь
поступает на формование из передвижного бетоноукладчика 6. За-
полнение бетонной смесью, ее распределение и разравнивание про-
изводятся вибрирующим механизмом через поддон 7. После уплот-
35
йения и твердения -бетона стенки' опалубки 8 откидываются с по-
мощью шпинделей 10 и вагонетка передвигается по направлению,
указанному стрелкой. Готовые железобетонные конструкции на пе-
риод полного твердения бетона' укладываются на стеллажные стой-
ки 9.
Рис. 18. Установка для изготовления балок с проволочной арматуре^
по Хойеру: а—продольный разрез; б—общий вид
3—2. СПОСОБЫ ЗАВОДСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ДЕТАЛЕЙ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ УСТРОЙСТВА
Для натяжения стальных проволок арматуры железобетонных
конструкций разработаны многочисленные способы и приспособле-
ния, которые в ра-мках настоящего изложения не могут быть полно-
стью описаны. Помимо уже упомянутых в предыдущем разделе спо-
собов и приспособлений, следует еще отметить некоторые из них, от-
личающиеся теми или иными особенностями конструкции и их при-
менения при изготовлении предварительно напряженных сборных же-
лезобетонных деталей.
3—21. Напряжение стальных проволок
путем растяжения их на определенную длину
Согласно предложению одного австрийского изобретателя, сталь-
ные проволоки железобетонных строительных деталей, как, -напри-
мер, балок, плит и т. п., растягивают на определенную длину Д / в
упругих пределах таким образом, чтобы при достижении проволо-
36
кой полной длины / наступало бы желаемое предварительное на-
пряжение [41]. Таким образом, в отличие от известных способов на-
пряжения, в качестве основного измерителя предварительного на-
пряжения выбирается не заданное усилие, а удлинение. AZ, кото-
рое соответствует действию тягового усилия, передающегося на про-
волоку. Для этого стальные проволоки натуральной длины закреп-
ляются в натяжной раме, продольные стороны которой снабжены
подвижными шарнирами. Расстояния между поперечными сторона-
ми рамы фиксируются установкой шарниров в соответствии с фак-
тической длиной стальных проволок. Поворачивая шарниры, сталь-
вые проволоки натягиваются вплоть до приобретения ими удлине-
ния А/. Практически при изготовлении преднапряженной железо-
бетонной детали, в качестве натяжной рамы используется опалу*
бочная форма, на которой натягиваются проволоки; в этом случае
не требуется каких-либо иных приспособлений для натяжения ар-
матуры!. Боковые стенки металлической формы целесообразно раз-
делять на две части, соединенные между собой шарнирами таким
образом, чтобы они образовали обе продольные стороны натяжной
рамы, а торцовые стенки — ее поперечные стороны. В торцовых
стенках формы устроены отверстия, соответствующие расположению
стальных проволок. Введенные в эти отверстия стальные проволоки
удерживаются снаружи при помощи винтов. Торцовые стенки соеди-
нены с продольными стенками формы шарнирно на болтах; в про-
дольных стенках через определенные промежутки (через каждые
25 см) устроены отверстия для болтов, что позволяет переставлять
поперечные стенки формы, а следовательно, изменять ее длину, а
при достаточной высоте стенок — ширину и толщину изделия. Дно
формы снабжено рычажным приспособлением, позволяющим вы-
талкивать из нее готовое изделие.
3—22. Натяжение стальных проволок
при .помощи натяжных салазок и упоров
В Австрии в 1948 г. было запатентовано устройство для группо-
вого изготовления предварительно напряженных железобетонных
балок [42], при разработке которого изобретатель поставил перед
собой задачу создать установку, обеспечивающую заводское произ-
водство, и использовать достижения науки в области приготовления
высококачественных бетонных смесей и высокопрочной стальной
проволоки. Изобретатель предусматривал возможность одновремен-
но производить натяжение стальных проволок, расположенных в
верхней и нижней зонах группы балок, при помощи натяжного при-
способления, переставляемого по высоте, независимо от количества
и порядка размещения проволок. Проволоки -в верхней и нижней зо-
нах могут также подвергаться натяжению независимо друг от дру-
га. Натяжное устройство состоит «из натяжных салазок, подвижно
расположенных на упоре, который, в свою очередь, может перестав?
ляться по высоте групповой опоры. Передвижение салазок на упо-
ре происходит от моторного привода, который состоит из гайки с на-
37
резкой и ходового винта, укрепленного в натяжных салазках. Ходо-
вой винт передвигается в осевом направлении и крепится клиньями.
Между ходовым винтом и натяжными салазками находится специ-
альный стержень, соединенный с приспособлением для отсчета
Рис. 19. Устройство для изготовления балок с проволочной арматурой,
по Обидичу (Obiditsch)
натяжения. Для достижения равномерного натяжения смежных
стальных проволок они приводятся к единому первоначальному
натяжению до общего предварительного напряжения.
В дальнейшем изобретатель улучшил установку, упростив ее,
что дало возможность изготовлять предварительно напряженные
балки большей длины [43}. Установка могла теперь изготовлять без
перерыва предварительно напряженные балки в несколько раздель-
ных ниток, расположенных друг над другом. Улучшенная конструк-
ция (рис. 19) представляет собой натяжные -салазки в виде горизон-
тального U-образного бугеля 7, стороны которого служат упора-
ми 2, удерживающими стальные проволоки. Бугель автоматически
движется в продольном направлении «балок по натяжной пластине
3; натяжной упор идет поперек ниток и может сниматься со своих
направляющих 4. К поперечной части натяжных салазок прикреп-
лен ходовой винт 5 с вращающейся гайкой 6 против упора. Послед-
ний снабжен ограничителями хода натяжных салазок, а следова-
тельно, и натяжения. Приспособление, служащее для крепления
стальных проволок к натяжным салазкам и для анкеровки посред-
ством неподвижных опор, состоит из стержней, прилегающих к план-
38
кам натяжных салазок или опор. Это приспособление представля-
ет собой раму, в которой размещены прижимающиеся друг к другу
и упирающиеся в стержни зажимные пластинки. Зажимные поверх-
ности этих пластинок профилированы, выступают за очертание ра-
мы и устроены так, что дают возможность вводить стальные прово-
локи извне. Отдельные зажимные пластинки просверлены, с тем
чтобы при обрыве 'стальных проволок во время натяжения 'Иметь
возможность вводить в крепежное приспособление новую проволо-
ку без разъема зажима.
3—23. Натяжение стальных проволок
путем скручивания или свивания
Выше уже указывалось, что поверхность сцепления между сталь-
ной арматурой и бетоном -может быть очень сильно развита за счет
применения особо тонких стальных проволок. Кроме того, известно,
что стальной проволоке, обладающей прочностью на растяжение от
12 000 до 24 000 кг!см2, можно придать в процессе ее обработки
шероховатую поверхность путем травления или набрызга стали. Де-
лались также попытки повысить сопротивляемость стальных прово-
лок против выдергивания или проскальзывания в бетоне насечкой
или сплетением проволок, имеющих квадратное или эллиптическое
сечение.
В этой связи следует упомянуть о способе и предложенном
для его осуществления приспособлении, изобретатель которых по-
ставил себе целью добиться простейшими средствами наиболее эко-
номичного и качественного изготовления сборных предварительно
напряженных железобетонных деталей [40].
Согласно этому способу, две (или более) стальные проволоки
заанкериваются между двумя опорами в конических отверстиях
стальных пластин. Проволоки — гладкие, холоднотянутые или из
легированной стали, термически обработанной для повышения их
качества, обладают прочностью от 14 000 до 22 000 кг!см2. Путем
поворота и натяжения одной из пластин стальные проволоки
скручиваются и одновременно натягиваются. Для этого анкерное
устройство выполнено в виде ходового винта. Винтовая нарезка рас-
считана так, что для достижения необходимой силы натяжения на
1 м длины проволоки требуется от 1,5 до 2,5 оборота. Бдлыпая
часть натяжения создается за счет силы тяги, вызванной относи-
тельно большим шагом ходового винта, при этом прочность стали
на растяжение не уменьшается. В результате многочисленных опы-
тов было установлено, что предварительно напряженные балки, из-
готовленные по вышеописанному способу, при испытании их под на-
грузкой обладают упругостью и что трещины возникают в очень
ограниченной мере и развиваются равномерно вплоть до разруше-
ния бетона.
На рис. 20 показана конструкция натяжного приспособления,
имеющего с одной стороны ходовой винт для анкеровки, а с дру-
39
гой—приспособления для скручивания и натяжения проволоки с
клиновой анкеровкой.
Анкерное устройство (рис. 20,6) представляет собой конусооб-
разную втулку /, которая надевается на стальную проволоку 2
Рис. 20. Приспособление для
натяжения стальных проволок
путем скручивания и вытяжки:
а—общий вид натяжной уста-
новки с частичным разрезом;
б—анкерные детали; в—анкер-
ное устройство двутаврового
сечения
перед ее натяжением. После натяжения проволок втулки передви-
гаются на свое место и стальные проволоки заклиниваются клинья-
ми 3. Для увеличения опорной поверхности втулки снабжены флан-
цем 4. Втулки могут служить для заанкеривания одной или не-
скольких проволок. На рис. 20, в показано анкерное устройство 5
двутаврового сечения. Чтобы увеличить сопротивление трению
между стальными проволоками 2 и клиньями <?, их поверхностям
соприкосновения 6 придается шероховатость.
Для лучшей передачи предварительного напряжения от стальной
арматуры на бетон к стальным проволокам в любой точке по их
длине можно прикреплять анкерные устройства. Такие устройства
дают возможность раздвинуть в этих точках скрученные и натяну-
тые проволоки. При этом сопротивляемость арматуры в бетоне зна-
40
чительно возрастает, так как она обусловливается не только сцеп-
лением стали с бетоном, но и дополнительными механическими
средствами. Кроме того, передача сил предварительного напряже-
ния арматуры «а бетон происходит на более коротком участке 145].
Так как при подобных анкерных устройствах не требуется столь
высокой прочности бетона, как при передаче напряжения только в
результате сцепления стальной арматуры с бетоном, то эта пере-
дача может происходить в более короткое время, т. е. внешние на-
прягающие силы могут быть сняты значительно раньше.
Этот способ натяжения арматуры может быть еще более упро-
щен, если стальные проволоки не скручивать, а свивать [47]; в этом
случае проволоки в ненатянутом состоянии крепятся к опалубке и
затем с помощью приспособления, размещенного между двумя
концами проволоки, овиваются до тех пор, пока не получится же-
лаемое напряжение. Стремление свиваемых проволок к обратному
раскручиванию при большом натяжении может быть преодолено
закладкой шплинтов, пропущенных через прилегающие к шплин-
там кольца, втулки цли пластинки. Способ свива>ния очень прост и
мО|жет выполняться примитивными средствами; очевидно, он рас-
считан на небольшие по Длине сборные железобетонные детали.
Так как для достижения требуемой величины натяжения необходи-
мо сильное скручивание проволоки, то, по-видимому, при этом не
исключено снижение прочности стали.
3—24. Способ натяжения с непрерывным армированием1
В Советском Союзе в 1941 г. В. В. Михайловым был пред-
ложен и разработан способ изготовления предварительно напря-
женных балок с непрерывным армированием. Способ этот пригоден
для изготовления строительных деталей, применяемых в жилищном
строительстве1'.
Арматура состоит из стальной проволоки диаметром до 6 мм.
Стальная проволока сходит с бухты 1 и навивается на вращающу-
юся металлическую форму 2. Конструкция формы 3 обладает
большой жесткостью; она собрана на болтах 4 и способна воспри-
нимать усилия, возникающие при навивке арматуры, не испытывая
сколько-нибудь заметной деформации (рис. 21 и 22). Проволока
наматывается на трубчатые опоры 5 в виде штырей с трубками,
закрепленных в бортах и днище формы. Для регулировки натяже-
ния напрягаемая проволока проводится через три ролика, из кото-
рых средний находится под действием противовеса 6. Натяжное
устройство снабжено тормозом 7. Сечение предварительно напря-
женного изделия 8 показано на рисунке 22 пунктирной линией.
1 Описание способа непрерывного армирования, приводимое автором, осно-
вано на устарелых данных. См. В. В. Михайлов. Метод непрерывного напря-
жения армированного железобетона. Госстройиздат. 1955 г. (Прим. ред.).
41
н нема я при способе непрерывного армиро-
вания
3—3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
В СОЧЕТАНИИ С КЕРАМИЧЕСКИМИ БЛОКАМИ
Картина использования предварительно напряженного железо-
бетона в области сборных строительных деталей была бы неполной,
если не упомянуть о предварительно напряженных конструкциях
в сочетании с керамическими камнями, которые так же, как и ком-
бинированные железобетонные конструкции с пемзобетоном, полу-
чили довольно значительное применение в строительном деле.
В Швейцарии изготовляются так называемые плиты «штальтон»
(Stahlton) [49] или стале-кер аминовые плиты, т. е. предварительно
напряженные строительные элементы, составленные из отдельных
пустотелых керамических блоков высотой 5 см и шириной от 10 до
25 см с гребневидной верхней стороной. В желобки между гребнями
блоков укладываются тонкие стальные проволоки диаметром 4 мм,
обладающие прочностью 18 000 кг!см2 и подвергаемые натяжению
порядка 10 000 кг!см2. Затем желобки заполняют бетонной смесью,
уплотняемой вибрированием. В случае необходимости в них мож-
но забетонировать хомуты (петли), вертикально стоящие и высту-
42
пающие за ‘наружное очертание строительного элемента. После
твердения бетона натяжные приспособления снимаются. Напряжен-
ные элементы развивают в стале-керамической конструкции напря-
жение сжатия порядка 100 кг[см\ тадв что деталью могут восприни-
маться значительные нагрузки бее вовшяэшвения в ней трещин. По-
лосы плит «штальтон»
длиной от 50 до 70 м
изготовляются пакета-
ми «из нескольких слоев
на стендах. Плиты, об-
ладающие небольшим
весом—16 кг!пог. м, при
ширине 15 см использу-
ются в многоэтажном
строительстве для раз-
Рис. 23. Поперечное сечение стале-керамйческой
плиты
личных целей. В основ-
ном они применяются
для пустотелых пере-
крытий и в качестве пе-
ремычек оконных и
дверных проемов.
Рис. 24. Перекрытие «штальтон»: 1—бетонное покрытие; 2—распредели-
тельная арматура; 3—верхняя арматура; 4—поперечное ребро с односто-
ронне скошенным блоком; 5 — предварительно напряженная арматура;
6—керамические блоки; 7—забетонированные хомуты; 8—предварительно
напряженные стале-керамические плиты «штальтон»; 9 — поперечное ар-
мирование
Сопряжение керамических блоков, бетона и стальной арматуры
иллюстрируется рисунком. 23. На рис. 24 показана деталь пустоте-
лого перекрытия, выполненного без опалубки из плит «штольтон».
Наряду с плитами «штальтон» разработаны аналогичные конст-
рукции предварительно напряженных настилов перекрытий, полосу
которых так же, как и у плит «штальтон», изготовляются на длин-
ных стендах и, если необходимо, могут разрезаться на плиты нуж-
ной длины. Настилы перекрытий составлены из отдельных пусто-
телых элементов, которые на нижней своей стороне имеют пазы для
размещения арматуры и замоноличивающего ее бетона (рис. 25).
Рис. 25. Разрез стале-керамического перекрытия «штольтон»
Рис. 26. Результаты испытаний прочности плит «штальтон» с монолитный бетон-
ным покрытием
Разрушение от изгиба Разрушение от скалывания с косыми трещинами
Г, м р разр, т Mpaapt МТ тмакс* ,кг(см*' Z, м р разр' f М.разф .МТ хмакс' кг,(см*
3,20 1,79 1 ,429 5,4 1 0,40 11,78 1,178 35,5
3,20 1,50 1,200 4,5 0,40 15,85 1,585' 47,7
1,20 4,76 1,428 14,4 0,40 15,93 1,593 48,0
1,20 4,75 1,422 14,3 0,40 14,68 1,468 44,2
1,36 4,01 1,362 12,1 0,40 14,10 1,410 42,5
1,36 4,05 1,376 12,2 0,40 11,70 1,170 35,2
— — - i — 0,40 | 1 14,30 1,430 1 43,1
44
Величина их предварительного напряжения рассчитывается такой,
при которой под действием полезной нагрузки не должны возникать
растягивающие напряжения.
Проведенные в Швейцарском государственном институте испы-
тания этого вида (комбинированного материала, а также статичес-
кие и динамические испытания плит и настилов «штальтон» пока-
зали хорошие результаты.
На рис. 26 приведены результаты ряда испытаний тринадцати
настилов перекрытий «штальтон» с верхним слоем из монолитного
бетона. Хотя в настилах «штальтон» сборный и монолитный желе-
зобетон не были связаны между собой хомутами, случая их взаим-
ного смещения не наблюдалось.
4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ АРМАТУРЫ
БЕЗ СЦЕПЛЕНИЯ С БЕТОНОМ
При предварительном напряжении арматуры без сцепления с
бетоном различают случаи расположения напрягаемой арматуры
внутри сечения бетона и вне его.
4—1. РАСПОЛОЖЕНИЕ НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРЫ ВНЕ СЕЧЕНИЯ
БЕТОНА
Как уже сообщалось в разделе, посвященном истории предва-
рительного напряженного железобетона, существует американский
патент Джексона [4], относящийся к 1888 г., в котором предус-
матривается усиление строительный элементов сводчатой формы и
придание им необходимой жесткости путем армирования их желез-
ными стержнями. Концы этих железных стержней, во избежание
сцепления с бетоном, размещаются в оболочке из металла, полот-
на, бумаги, графита, глины и т. п., затем после твердения бетона
стержни подвергаются натяжению. По другому предложению [16]
стальные стержни подвергаются натяжению во время схватывания
бетона, и по мере продолжающегося его твердения постепенно по-
вышаются усилия натяжения. Для осуществления этого способа тре-
буется большая тщательность, вследствие чего имеется опасение,
что при отсутствии надлежащего опыта и навыка персонала, обслу-
живающего натяжное приспособление, может быть пропущен над-
лежащий момент, и натяжение может оказаться либо преждевре-
менным, либо запоздалым.
Мысль о том, чтобы подвергать натяжению арматуру железобе-
тонных конструкций лишь после твердения бетона, а затем его об-
жимать, была подхвачена в 1925—1928 гг. несколькими изобрета-
телями, работавшими независимо друг от друга.
Особого внимания заслуживают предложения Дилла (Dill)
[50, 51].
Дилл тщетно и безуспешно старался изготовить в условиях
неблагоприятного климата штата Небраска (США) бетонные
столбы, которые бы не имели трещин. Он установил, что натяжение
арматуры перед внесением бетонной смеси не дает нужных резуль-
46
татов, так как вызываемое при этом предварительное напряжение
сжатия в бетоне с течением времени теряется из-за его усадки. Сте-
пень усадки различна, — чем больше в бетоне содержание цемента»
тем больше и усадка. Для устранения выявленных недостатков
Дилл предлагает армировать бетон стальными стержнями, пред-
варительно (до бетонирования) погруженными в жидкий битум или
обмазанными им, с тем чтобы воспрепятствовать сцеплению сталь-
ных стержней с бетоном. Затем стержни следует подвергать натя-
жению почти до предела прочности стали на растяжение. Концы
(или один конец) стальных стержней арматуры, выступающие из
бетона, снабжаются нарезкой для анкеровки. Битум как средство»
способствующее предотвращению сцепления стальных стержней с
бетоном, приводится только в качестве примера. Изобретатель ука-
зывает на возможность использования и других каких-либо мате-
риалов или смесей, которые обладают тем же свойством, что и би-
тум, и обеспечивают их свободное перемещение (скольжение) в
затвердевшем бетоне в процессе натяжения. В патенте предусмот-
рены нагрев арматуры, а также другие физические и химические
средства, повышающие ее способность скользить в бетоне.
На рис. 27 показаны некоторые конструкции, предложенные в
патенте Дилла: а) столб для ограды, б) балка и в) деталь ды-
мохода.
Рис. 27. Строительные детали со стальными стержнями в теле
бетона, обладающими продольной подвижностью
Изобретатель указывал, что по этому способу могут изготовлять-
ся и элементы перекрытий, детали проезжей части мостов и покрытий
дорог. Строительные детали могут выполняться отдельными частя-
ми, а затем собираться. При этой сборке натягиваемая арматура
должна предварительно покрываться смазкой, обеспечивающей ее
скольжение в бетоне. В результате создается составная конструк-
ция, работающая как единое целое. В отдельных частях конструк-
47
ции могут устраиваться полости или каналы, через которые после
сборки пропускаются арматурные стержни и затем подвергаются
натяжению. Для напрягаемых стержней должна применяться сталь,
обладающая максимальными пределами упругости и прочности. В
качестве наиболее дешевого и простого вида анкеровки предлага-
ются устройство винтовой нарезки на концах стержней, анкерные
пластины и гайки. Однако могут применяться и любые другие спо-
собы анкеровки.
Несмотря на обилие новых идей, содержащихся в патенте Д и л-
л а, его предложения получили малую известность. Это следует объ-
яснить тем, что их значение, очевидно, в то время не было понято.
В этой связи следует отметить, что Дилл подал патентную за-
явку на свое изобретение в США 7/II 1925 г., а патент ему был вы-
дан только через 3 года — 18/IX 1928 г.
В Германии Фербер (Farber) в 1927 г. предложил способ
изготовления .железобетонных балок с предварительно напряженной
арматурой. Согласно этому предложению, поверхность напрягаемой
арматуры перед бетонированием покрывается каким-либо составом,
препятствующим сцеплению стали с бетоном, а натяжение армату-
ры производится лишь после полного твердения бетона. Помимо
указанных Диллом, Фербер отметил еще ряд других недос-
татков, связанных с натяжением арматуры перед укладкой бетонной
смеси; он говорил, что, если усилия, сообщаемы? натяжным при-
способлением, воспринимаются формой (опалубкой), то последняя
должна обладать особо жесткой конструкцией, если же натяжные
приспособления не связываются с формой, то необходимо вне фор-
мы размещать особые опорные устройства. Поэтому он предложил
производить натяжение арматуры лишь после бетонирования и
твердения бетона. Так как затвердевший бетон используется в ка-
честве опоры, конструкция натяжных приспособлений может быть
несложной, и каждый стержень может подвергаться натяжению в
отдельности. Концы стержней для анкеровки снабжаются нарезка-
ми, на которые для сохранения натяжения навинчиваются гайки.
Чтобы воспрепятствовать сцеплению стальных стержней с бетоном,
Фербер предлагает соответственным образом обрабатывать их
поверхность, например, обмазывать их парафином или надевать на
стержни жестяные или картонные гильзы (в виде бандажа), запол-
няя пространство между стержнем и гильзой предохраняющим
раствором до или после его натяжения.
В. С. Хьюитт (W. S. Hewett) также рекомендует покрывать
стальные стержни перед бетонированием битумом или другими по-
добными материалами для устранения сцепления арматуры с бето-
ном [53].
Согласно другому предложению, напрягаемые стальные стержни
следует помещать «в трубчатые оболочки из металла или других
материалов, и для облегчения перемещения стержней при их натя-
жении они должны быть покрыты смазкой.
Вскоре после выдачи американского патента Диллу Фрейс-
сине во Франции подал патентную заявку, заложившую основу
48
предварительно напряженному железобетону. Эта заявка вызвала
известный французский патент 680547 [26}, многократно оспари-
вавшийся немецкий патент 622742, австрийский патент 134523 и
другие. В этих патентах получила отражение мысль о том, что на-
тяжение арматуры железобетонных конструкций может произво-
диться не только до укладки бетонной смеси, как это было распро-
странено раньше, но и при затвердевшем бетоне. С этой целью в
бетонируемом элементе конструкции или детали устраиваются
полости в виде продольных каналов или .пазов, в которые уклады-
вается арматура, подвергаемая затем нгщ^ению. Созданные в- ар-
матуре усилия натяжения передаются затвердевшему бетону анкер-
ными элементами.
По другому французскому патенту напрягаемая арматура по-
крывается оболочкой из термопластичного вещества, т. е. вещества,
размягчающегося под действием тепла и дающего арматуре воз-
можность скользить в бетоне [54]. Натяжение происходит после
твердения бетона путем прогрева арматуры электрическим током,
который пропускается через стальные стержни. За счет развиваю-
щегося тепла масса, покрывающая стальной стержень, размягчает-
ся, а стальной стержень удлиняется. После достижения наибольше-
го и заданного удлинения он анкеруется в (бетоне с помощью при-
варенных к нему скоб, путем навинчивания на резьбу гаек или же
посредством клиньев. Масса после охлаждения опять застывает и
связывает бетон со сталью. Если по роду анкеровки р бетоне необ-
ходимо устраивать полости, то они после натяжения арматуры за-
полняются раствором или бетоном. В качестве термопластичных
масс, особенно пригодных для обволакивания стальных стержней,
предлагаются сера, смолы и металлические сплавы с низкой точкой
плавления.
Для железобетонных конструкций с напряженной арматурой, не
имеющей сцепления с бетоном, известен способ компенсации потерь
напряжений, вследствие длительной ползучести * и усадки бетона, с
помощью эластично пружинящих элементов, например, стальных
пружин, напрягаемых совместно со стержнями, к которым они при-
деланы [55}.
Для полноты ряда предложенных средств, препятствующих сцеп-
лению арматуры с бетоном, следует уйомянуть о швейцарском па-
тенте 244533 [56] и бельгийском патенте 461698, в которых предла-
гается применять масло или парафин.
Во всех описанных способах изготовления предварительно на-
пряженных конструкций необходимо, чтобы их торцовые поверхнос-
ти были легко доступны для натяжения стальных стержней. В не-
которых случаях (например, у балок с заделанными в кладку кон-
цами, выполняемых в монолитном железобетоне), чтобы устранить
возникающие затруднения, было предложено расчленять арматуру
не менее чем на две части, которые являются продолжением одна
другой [57]. Торцовые крайние концы А напрягаемой арматуры 1 и
4 (рис. 28) заанкерены в бетоне строительной конструкции и снаб-
жены поперечными стержнями 2; в остальной части арматура не
49
имеет сцепления с бетоном. Внутренние, обращенные друг к другу
концы В арматуры могут подвергаться взаимному натяжению в
месте наибольшего изгибающего момента через окно 3. Сама на*
црягаемая арматура состоит из продольно растянутых стальных
витков, входящих друг в друга с помощью хомутов. Натяжение
арматуры происходит меж-
ду петлями стальных
ков посредством, напри-
мер, клинового устройства
7 и 8. Упорами для натяж-
ного приспособления слу-
жат короткие стальные
стержни 5 и 6, пропущен-
ные через хомуты арма-
туры.
Сцеплению напрягае-
мой арматуры с бетоном
препятствует ' оболочка,
состоящая из двух слоев.
Первый слой, например,
из смеси льняного масла
и мела с добавкой сикка-
тива образует податливое
покрытие, тогда как вто-
рой—твердый слой из би-
Рис. 28. Предварительно напряженная конст-
рукция с арматурой из двух перекрывающих-
ся частей, подвергнутой натяжению путем
раздвижки клиньями: а—горизонтальный раз-
рез; б—вертикальный разрез
тума и т. п., соприкасаю-
щийся с бетоном, при вне-
сении и уплотнении бетон-
ной смеси противостоит
трению и вибрации.
На рис. 29 показано
расположение окон для установки натяжного приспособления у бал-
ки, проходящей над рядом опор. Натяжное приспособление ставит-
ся, как указывалось выше, в местах наибольших изгибающих мо-
ментов.
Рис. 29. Схема неразрезной предварительно напряженной балки с раз-
мещением окон для натяжных приспособлений
После окончания натяжения арматуры выемки в местах окон
заполняются цементным раствором или бетоном.
Выше уже упоминался американский патент, согласно Которому
натяжение стержней производится в процессе схватывания 'бетона
с передачей напряжений на него по мере роста степени его тверде-
50
ния [16]. Там же указывались недостатки этого способа. Согласно
более новому немецкому патенту, сцепление между арматурой и
бетоном предотвращается путем мелких сдвигов арматуры во вре-
мя схватывания и первоначального периода твердения бетона, так
что после окончательного твердения бетона арматура в нем остает-
ся свободно-подвижной и может быть подвергнута натяжению при
обжатии б.етона [58]. При этом способе сама арматура как бы соз-
дает вокруг себя пустое пространство. Разность диаметров пустого
пространства и стального стержня настолько мала, что зазор между
ними не виден. Сдвиги стального стй^кня Могут быть различного
рода.
Рассматриваемое предложение гласит:
«Простейшим видом сдвига арматуры может считаться натяги-
вание каждого отдельного арматурного стержня в продольных на-
правлениях, что представляется возможным не только при прямо-
линейной, но и дугообразно изогнутой арматуре. При .каждом от-
дельном сдвиге должна уничтожаться сумма вновь образовавшихся
тем временем сил оцепления; поэтому целесообразно сдвиги повто-
рять через короткие промежутки времени, например вибраторами^
которые создают быстро повторяемые колебания, распространяю-
щиеся на весь арматурный стержень. При этом имеется еще и тх>
преимущество, что могут быть выгодно использованы особые усло-
вия настройки на резонанс между частотой колебаний вибратора »
частотой колебаний арматуры, которая, благодаря своей упругости,,
также представляет колеблющуюся систему.
Другой формой движения, применяемой только при прямолиней-
ной арматуре, является вращение стержня вокруг продольной оси.
Вращение может быть непрерывным в одном направлении и в этом
случае просто выполнимым или же стержень проворачивается в
том и другом направлении относительно его среднего основного по-
ложения.
В этом случае сохраняет свою силу все сказанное о продольном
движении и о возбуждении колебаний вибратором.
Вибратор может создать еще один род движения *- сообщать
стержню поперечные колебания. Если принять меры к тому, чтобы
возбуждение колебаний происходило последовательно в различных
радиальных плоскостях поперечного сечения, то бетонная смесь от-
тесняется от стержня,и со всех его сторон создается зазор.
Различные формы движения могут применяться не только в от-
дельности, но и в сочетании друг с другом, причем как последова-
тельно, так и одновременно. При надлежащем устройстве достагоч
но одного вибратора для возбуждения одновременно нескольких
или всех видов движения».
Предварительно напряженный железобетон без сцепления с ар-
матурой, лежащей внутри сечения бетона, применяется при изго-
товлении железнодорожных шпал. Более подробные сведения о
предварительно напряженных конструкциях без сцепления армату-
ры с бетоном приводятся в разделе о предварительно напряженных
железобетонных шпалах
51
4—2. НАПРЯЖЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ,
РАСПОЛОЖЕННЫЕ ВНЕ СЕЧЕНИЯ БЕТОНА
4 — 21. Треугольные фермы
В 1925—1926 гг. во Франции [59] были построены авиационные
ангары пролетом 55 м, перекрытые треугольными фермами, у кото-
рых затяжки и раскосы работали только на растяжение. Преиму-
щество такой конструкции состояло в том, что отдельные ее час-
ти— затяжка и раскосы — очень легки. Повышенно расположен-
ные затяжки связаны с узлами фермы. Когда выбран необходимый
подъем затяжки, раскосам сообщают заранее определенные растя-
гивающиеся усилия.
При изготовлении конструкций сначала бетонируются на под-
мостях элементы арки, а затем в пятах монтируется и анкеруется
затяжка из стальных тросов. Раскружаливание арки приводит к
натяжению горизонтально лежащих затяжек. При этом арка под-
вергается соответствующей упругой деформации. После этого в си-
стеме треугольной решетки затяжка с помощью гидравлических
домкратов выгибается вверх, и устанавливаются раскосы. Сталь-
ные раскосы и затяжка забетонировываются для защиты от корро-
зии. Выгиб затяжки вызывает в арке упругую деформацию, кото-
рая частично или полностью гасит ту упругую деформацию, кото-
рая образовалась при раскружаливании арки.
4 — 22. Железобетонные арки
со стальной или ^железобетонной затяжкой
Предложение, подобное приведенному выше, было запатентова-
ло в Германии Дишингером (Dischinger) 21/11 1928 г. [60].
Штент «асается способа сооружения железобетонных арочных мос-
тов с затяжками и висячей проезжей частью. Он относится к таким
железобетонным* арочным мостам, у которых дополнительные на-
пряжения арки, вызываемые удлинением затяжки, устраняются ее
предварительным натяжением. Затяжка, прикрепленная к одному
концу арки, свободно лежит в открытом просвете продольной балки
проезжей части. С помощью домкратов затяжка подвергается натя-
жению до степени расчетного максимального удлинения одновре-
менно с раскружалиЬанием моста. Благодаря удлинению затяжки
и укорочению арки устраняются моменты от действия собственного
веса. Дальнейшее влияние ползучести бетона может быть погаше-
но в любое время путем подтягивания затяжки.
Возникает вопрос, можно ли считать железобетонные конструк-
ции с элементами натяжения, находящимися вне сечения бетона,
предварительно напряженными. На этот вопрос следует ответить
утвердительно. Согласно формулировке, приведенной в немецких
указаниях по расчету и изготовлению предварительно напряженно-
го железобетона DIN № 4227 1953 г., к последнему относятся та-
кие элементы, у которых бетон за счет сообщения ему особых уси-
62
лий предварительно напрягается так, что под влиянием эксплуа-
тационных и иных нагрузок в нем растягивающие напряжения не
возникают вообще или сведены к минимуму, при котором трещины
не образуются. Предварительное напряжение имеет' место только
в том случае, когда после снятия всех напряжений, обусловлен-
ных другими нагрузками, включая и напряжение от собственного
веса, конструкция еще сохраняет состояние напряжения, при ко-
тором устраняются или уменьшаются растягивающие напряжения,
могущие вызывать трещины. Этим требованиям удовлетворяют оба
указанные выше предложения; за счет предварительного напряже-
ния затяжки в своде образуются напряжения, противодействующие
дополнительным изгибающим моментам, вызываемым удлинением
затяжки.
Первым сооружением, выполненным по этому запатентованному
в Германии способу, был мост пролетом 68 м через р. Заале у Аль-
слебена. Постройка этого моста привлекла в то время настолько
большое внимание, что одно французское предприятие через полто-
ра года запатентовало этот способ во Франции [61], так как владе-
лец немецкого патента не использовал своего права приоритета во
Франции. После 1928 г. по этому патенту в Германии был постро-
ен ряд авиационных ангаров.
4 — 23. Несущая конструкция заданного очертания
в виде балок «а двух >и (более опорах
В 1934 г. Дишингер распространил предложенную им схему
новой несущей конструкции на простые и неразрезные балки [62].
В этих конструкциях затяжки шпренгельного типа из стали проч-
ностью от 13.000 до .14 000 кг!см2 повторяют очертание кривых эпюр
изгибающих моментов для свободно опертой или неразрезной бал-
ки. При натяжении затяжек возникают моменты, противодействую-
щие моментам от собственного веса балки, которые под его дейст-
вием воспринимают только центрально сжимающие усилия. При
этом полностью или в большей части отпадают поперечные, а также
скалывающие напряжения от действия собственного веса. Шпрен-
гельные затяжки опираются на поперечные балки через шарниры.
В результате пластических деформаций (ползучести и усадки) бе-
тона в затяжках может произойти потеря напряжения, которая
устраняется путем дополнительного натяжения затяжек. Напряже-
ние в затяжке должно постоянно поддерживаться на таком уровне,
чтобы в несущей конструкции не обнаруживалось прогибов. Вели-
чина потребного последующего дополнительного натяжения не из-
меряется, а определяется .исходя из простого условия — предвари-
тельно напряженная балка, свободная ют действия изгибающих мо-
ментов, должна сохранять заданное очертание. Из этого условия и
определяется степень последующего натяжения. Чем более прочен
материал затяжки и чем выше натяжение растянутого пояса, тем
меньше потребуется дополнительных натяжений.
Так как затяжка в виде плоской детали, вписанная в габарит
балки, подвергалась предварительному напряжению и вынесена за
53
пределы тела самой конструкции, то балка, находящаяся под на-
пряжением сжатия, .в результате взаимодействия растянутого пояса
воспринимает -вес всей конструкции. Плоская и относительно гиб-
кая шпренгельная конструкция может воспринимать временную на-
грузку лишь в очень малой степени. Балка должна нести, пример-
но, 90 и более процентов временной нагрузки, так как шпренгель не
Рис. 30. Железобетонная балка со шпренгельной затяжкой: а—продольный раз-
рез; б—устройство для оттягивания затяжки по вертикали вниз
обладает предварительным напряжением, рассчитанным на дейст-
вие временной нагрузки. Воспринимать эти нагрузки может предва-
рительно напряженная балка, так как ее сжимающие напряжения
перекрывают изгибающие усилия от временной нагрузки.
На рис. 30 показан продольный разрез балки, свободно лежащей
на двух опорах, и устройство для натяжения затяжки. Шпренгель-
ная затяжка /, опирающаяся на поперечные диафрагмы 2, крепит-
ся по концам балки в точках 3 и имеет очертание по контуру 3—
4—4—3. После изготовления балки и твердения бетона затяжка в
точках перегиба 4 с помощью гидравлических домкратов или дру-
гих средств одновременно с раскружаливанием балки оттягивается
на расстояние Ау вниз, к точкам 5, и этим в ней создается желае-
мое предварительное напряжение После окончания раскружалива-
ния очертание затяжки соответствует контуру 3—5—5—3.
Для того чтобы оттянуть затяжку на расстояние Дг/, в точке пе-
региба находится стержень, вертикально направленный вниз й со-
единенный с гидравлическим домкратом 6. Усилия домкрата прила-
гаются к вспомогательной поперечине 7, которая, в свою очередь,
передает их диафрагмам балки. По окончании натяжения в точке
перегиба устанавливается специальная (качающаяся стойка 8, ко-
торая после удаления домкратов передает направленные вверх силы
через опорную пластину диафрагмам 2. Натяжение затяжек тео^
ретически возможно и из одной точки 5, однако при этом потребо-
вались бы во много раз большие силы натяжения.
Для подтягивания затяжек после деформации (укорочения) бе-
тона из-за усадки, ползучести и т. д., целесообразно, чтобы затяжки
с помощью специальных качающихся стоек постоянно опирались в
точках 2. При необходимом последующем натяжении укладываются
дополнительные опорные пластинки. Специальные качающиеся
стойки необходимы для предотвращения прогиба балки при времен-
ной нагрузке, вызывающей горизонтальный сдвиг в точках 2 из-за
удлинения нижнего волокна балки. Только при устранении этого
сдвига можно получить равномерный горизонтальный распор по всей
длине затяжки.
54
На рис. 31 показано применение этого способа к балочной фер-
ме Гербера большого пролета. Шпренгельная конструкция ее
•межконсольной части и натяжение аналогичны балке, показанной
на рис. 30. У балки с консолью Дем. левую часть рис. 31) устроены
два ряда шпренгельных затяжек, так что сила анкеровки может
согласоваться с различными величинами пролетных и опорных мо-
ментов.. Затяжки 1 передают нагрузку собственного веса среднего
поля диафрагмам 2 и от них через затяжки 3 — на опоры. У кон-
цевых диафрагм 4 растянутые пояса анкеруются. Натяжение затя-
жек происходит у диафрагм 5 по направлению вниз, а у диафрагм
2 — по направлению вверх.
Для балки Гербера (см. правую часть рис. 31) затяжки 1 и
3 имеют одинаковое направление. Затяжка 3 только усиливает
(над опорой) сквозную затяжку 1. Затяжки могут состоять
из 'стержней круглого или другого профиля. После натяжения они
Рис. 31. Железобетонная балка Гербера со шпренгельной затяжкой
покрываются плоской бетонной оболочкой, совершенно независи-
мой от несущей железобетонной конструкции. Эта бетонная обо-
лочка не обязательна, так как затяжки, укрытые между диафраг-
мами, и без того защищены) против коррозии; достаточно лишь, как
и при стальных конструкциях, время от времени возобновлять по-
краску или покрытие затяжки слоем битума в сочетании с оберт-
кой из джутовой ткани.
В своем докладе на международном конгрессе по мостострое-
нию и строительным стальным конструкциям в Берлине в 1936 г.
Дишин г ер показал, что по предложенному им способу могут
возводиться балочные мосты с пролетами до 150 jw, в то время как
наибольший мост, построенный в 1934 г. из обычного железо-
бетона и притом с максимальной насыщенностью стальной армату-
рой, имел пролет 70 м.
Напряжение путем оттяжки в поперечном направлении исполь-
зовано в конструкциях Каммюллера (Kammuller) [63}. Помимо
вертикальной, он предлагает и- поперечную оттяжку. С этой целью
в ребре балки устраиваются окна, через которые осуществляется
оттяжка тросов, идущих с обеих сторон. В точках перегиба тросы
проводятся без трения. После натяжения в точках перегиба по-
средством забетонированных проволочных стальных спиралей соз-
дается связь между тросом и несущей конструкцией. К а м м ю л-
л е р приводит более подробные данные расчета Предварительного
напряжения при эксплуатационной нагрузке.
55
Предложения о предварительном напряжении растянутых эле-
ментов конструкции содержатся также в немецких патентах 803728
и 852140, о которых сказано в соответствующем разделе (см. пере-
чень патентов в конце книги).
4—24. Защемленная балка
В статье Дишин'гера [64], опубликованной в 1941 г., рас-
смотрен вопрос о предельных пролетах балочных мостов при жест-
кой заделке балки на опоре и применении предварительного напря-
жения. На рис. 32 приведен пример защемленной балки. Одна опо-
ра балки неподвижна, тогда как на другом конце балка лежит на
Рис. 32. Защемленная железобетонная балка с предварительно напря-
женной затяжкой
двух катках или на двух параллельных качающихся опорах. При
таких защемленных балках могут быть достигнуты значительно
большие размеры пролетов, чем у обыкновенных балок на двух сво-
бодных опорах. В то время как у свободно опирающейся балки для
восприятия максимального момента имеется только одно плечо,
у защемленной балки их два, и поэтому предварительное напряже-
ние осуществлено с меньшими усилиями или же при равных усили-
ях можно перекрыть большие пролеты.
Затяжки после их натяжения могут быть обетонированы. При
этом слой бетона может прочно соединяться с ребрами несущей кон-
струкции. Это мероприятие имеет то преимущество, что создается
монолитная несущая конструкция. При изготовлении несущей кон-
струкции постоянной высоты, показанной на рис. 33, обетонирова-
Рис. 33. Неразрезная железобетонная балка постоянной
высоты
ние затяжки в пределах эоны действия опорных моментов произво-
дится после ее натяжения. Чтобы избежать возникновения растяги-
вающих напряжений в бетоне под действием временной нагрузки,
можно перед обетонированием затяжек создавать искусственную
56
нагрузку, укладывая, например, слой песка. После того как песок
удаляется, бетон, окружающий затяжку, оказывается также пред-
варительно напряженным. Так как описанные несущие конструкции
сохраняют свое очертание и не испытывают прогибов от собствен-
ного веса, то ничто не мешает их жесткому соединению с опорами.
4—25. Защемленная плоская арка
Весьма подходящими конструкциями для осуществления пред-
варительного напряжения стальных элементов являются защемлен-
ные плоские арки. У этого вида несущих конструкций, которые ра-
ботают частично как защемленные балки и частично как арки, ус-
ловия для опирания особенно благоприятны. Правда, в них имеется
тот недостаток, что вследствие температуры и усадки, дополнитель-
но увеличиваются поперечные силы и распоры свода. Это вызывает
переменные изгибающие моменты и, кроме того, добавляются мо-
менты от действия временных нагрузок.
Согласно указанию, содержащемуся в патенте Дишингера
[65], преимущества, присущие защемленной плоской арке в отно-
шении восприятия лишь одного собственного веса, здесь не только
сохраняются или увеличиваются. Для такой конструкции должны
устанавливаться двойные качающиеся опорные приспособления для
восприятия моментов защемления, а также для того, чтобы созда-
вать статически определимый горизонтальный распор и эт^м вы-
ключать изгибающие моменты, вызванные действием температуры
и усадки бетона.
Путем изменения наклона качающихся опорных приспособлений
можно регулировать распределение нагрузок от собственного веса
на арку и балку. Кроме того, при таком расположении равнодейст-
вующая вертикальных и горизонтальных нагрузок проходит через
центральную точку опоры и наконец в предварительно напряженной
защемленной' плоской арке устраиваются несколько ступенча-
тых затяжек; при этом получается ступенчатый горизонтальный рас-
пор, поэтому сечение убывает по направлению от замка к пятам и,
следовательно, уменьшается собственный вес.
В патенте Дишингера указывается, что для достижения ста-
тически неопределимого горизонтального распор а-для защемленной
арки достаточна лишь одна опора с промежуточным -включением ка-
чающихся опорных приспособлений. Но расположение этих приспо-
соблений на обеих опорах имеет то преимущество, что при этом
исключаются помехи для проявления усадки и ползучести бетона.
Однако, когда качающиеся опорные приспособления находятся на
обеих опорах, то несущая конструкция перестает быть устойчивой и
для сохранения ее стабильности во время усадки и ползучести бето-
на необходимо в горизонтальном направлении устанавливать амор-
тизационные приспособления (буферы). Перед вводом в.экеплуата-
цию несущей конструкции качающиеся опорные приспособления на
одной ее стороне могут быть забетонированы, при этом можно отка-
заться от амортизаторов.
57
Напрягаемая арматура состоит преимущественно из высокопроч-
ной стали. Наиболее подходящими являются стальные тросы с
допускаемым напряжением от 5000 до 8000 кг/см2. Последние имеют
то преимущество, что они могут поставляться неограниченной дли-
ны, тогда как стержневая сталь должна сращиваться с помощью
сварки или натяжных муфт. Так как шпренгельные затяжки из
стальных тросов сравнительно эластичны, то несущая конструкция
при эксплуатационной нагрузке лишь незначительно разгружается
за счет работы затяжек.
Если несущая конструкция при нагрузке от собственного веса
должна быть свободной от изгибающих моментов, т. е. воспринима-
ет только центральные силы сжатия, то после ввода сооружения в
действие должна быть обеспечена возможность дополнительного
натяжения стальных тросов. С этой целью тросы в точках перегиба
опираются на ролики или качающиеся стойки таким образом, чтобы
каждый трос мог подтягиваться в отдельности, не нарушая непре-
рывности движения по находящейся в Эксплуатации конструкции
(например, моста).
На рис. 34 показан продольный разрез защемленной плоской ар-
ки 1 из железобетона с противовесами 2, обусловливающими ее за-
щемление, и с двойными качающимися опорными приспособления-
ми 5, расположенными на опоре 4.
Рис. 34. Защемленная железобетонная плоская арка: а—со сквозными тросами,
проходящими вдоль всей несущей конструкции; б—со ступенчатыми тросами
Действующие в балке изгибающие моменты воспринимаются
стальным тросом 5, играющим роль сквозной шпренгельной конст-
рукции; трос заанкерен в противовесах и опирается на диафрагмы
плоской арки через промежуточно включенные ролики и т. п., даю-
щие возможность продольного движения его. На рис. 34, б показана
защемленная плоская арка, у которой через всю несущую конструк-
цию проходит только один стальной трос, тогда как прочие стальные
тросы служат лишь для восприятия моментов вблизи пят.
58
Конструкция защемленных плоских арок с предварительно на-
пряженными растянутыми элементами применйма не только для
плоских арок без ключевого шарнира, но и с шарниром в замке, а
также и для многопролетных арок. При устройстве ключевого шар-
нира, благодаря натяжению троса, балочные моменты в замке при
нагрузке от собственного веса могут восприниматься так же, как и
у бесшарнирной плоской арки, так как сила натяжения действует на
шарнир как рычаг. При действии же временной нагрузки шарнир
вступит в работу, так как для этой нагрузки тросы слишком подат-
ливы и могут воспринимать лишь малую часть балочных моментов
от временной нагрузки. При малых пролетах нет необходимости про-
пускать трос через замок; в этом случае шарнир в ключе работает
как при нагрузке от собственного веса, так и при временной на-
грузке. При защемленных плоских арках с несколькими пролетами
рационально оставлять в эксплуатации качающиеся опорные приспо-
собления, тогда как несущая конструкция жестко опирается на
одну из промежуточных опбр.
4—26. Предварительно напряженная трехшарнирная плоская арка
На рис. 35 представлен предварительно напряженный трехшар-
нирный арочный мост. В нем для уменьшения горизонтального рас-
пора, передаваемого диафрагме проезжей части, устроен ряд предва-
рительно натянутых затяжек, проходящих от опор в продольном на-
правлении моста, а одна из затяжек проходит через всю длину мос-
Рис. 35. Предварительно напряженный трехшарнирный арочный мост
та [64]. У обычных трехшарнирных арок момент от собственного ве-
са равен произведению величины истинного горизонтального распо-
ра на значение высоты подъема f и воспринимается шарнирам на
опоре; в отличие от этого при плоской арке, предварительно напря-
женной посредством затяжек, в пятовом шарнире воспринимается
любая доля этого момента за счет момента от сил предварительно-
го натяжения и от плеча рычага. Расположение и устройство пред-
варительно напряженных затяжек создает горизонтальный распор,
убывающий по .направлению от пяты к замку соответственно пло-
щадям поперечного сечения. Вследствие предварительного напря-
жения несущая конструкция работает не как трехшарнирная арка,
а как защемленная* плоская арка. И только в отношении напряже-
ний, вызванных временной нагрузкой, усадкой бетона и температу-
рой, которые при защемленном плоском своде вызвала бы большие
моменты, несущая конструкция благодаря упругой податливости за-
59
тяжек из высококачественной стали работает как трехшарнирная
арка; при этом защемления температурного и усадочного происхож-
дения не играют роли.
4—27. Конструкция неразрезной балки, предложенной в Англии
На рис. 36 показана предложенная в Англии несущая конструк-
ция из одной или нескольких неразрезных балок переменной высо-
ты и с предварительно напряженными арматурными элементами,
расположенными вне сечения бетона [66}. Нейтральная ось 1 несу-
щей конструкции проходит по кривой, так как высота балки меняет-
Рис. 36. Конструкция неразрезной балки, предложенной в Англии
ся. Между двумя концами несущей конструкции расположены эле-
менты арматуры 2, причем они размещены либо между двумя балка-
ми, либо по обеим сторонам одной балки. Для придания большего
напряжения, чем это можно получить от действия одного лишь соб-
ственного веса, к напрягаемым элементам могут быть прикреплены
грузы 3 или пружийы 4; после натяжения элементы для защиты их
от коррозии могут быть обетонированы.
4—28. Предварительно напряженные балки Ветса
В числе предложенных конструкций предварительно напряжен-
ных балок со свободно лежащей арматурой (без сцепления) обра-
щают на себя внимание балки бельгийского инженера Карлоса
Ветса (Carlos Wets).
По одному из предложенных им способов [67] прямоугольная
арматура забетонировывается своими концами близ верхнего края,
тогда как сама арматура проходит ниже. Для предварительного на-
пряжения балки арматура оттягивается книзу в одном или в не-
скольких местах и там крепится. Величиной распора книзу может
быть точно установлена сила натяжения, сообщаемого арматуре.
На рис. 37 показана балка на двух опорах с еще ненатянутой арма-
турой /, концы которой заанкерены в блоках 2 (рис. 37, а). После на-
тяжения арматуры 1 по направлению стрелки она занимает поло-
жение, показанное на рис. 37,6, в котором удерживается анкером <5.
На рис. 38 приведены конструкции двутавровой балки, изготов-
ленные по способу Ветса.
При другом способе изготовления железобетонных балок с пред-
варительно напряженной, свободно лежащей арматурой ось балки
слабо изогнута вверх, примерно с подъемом от 7зо До 7эо от проле*
60
та (рис. 39). Стержни арматуры а анкеруются по концам балки и
В е т с у: а—перед натяжением стальной арматуры; б—после на-
тяжения гтальной арматуры
Рис. 38. Конструкция двутавровой балки, по Ветсу (Бельгия):
а—балка с несколькими элементами напряженной арматуры, соот-
ветствующими эпюре моментов; б—балка на трех опорах; в—со-
ставная балка; г—поперечное сечение балки у опоры; д—поперечное
сечение балки в месте наибольшего момента
нию, они оказывают в каждом сечении балки внецентренное дейст-
вие. Применение прямолинейно натянутых стержней, наряду с
61
упрощением процесса изготовления, позволяет ограничиться неболь-
шим числом стержней большего Диаметра, делает излишними устрой-
ство многочисленных каналов для изогнуто расположенной арма-
туры и устраняет неизбежные потери, происходящие от трения при
натяжении арматуры 7QL
Рис. 39. Предварительно напряженная балка с прямолинейной натянутой-
арматурой; левая половина рисунка — общий • вид. правая — продольный
разрез
Для арматуры используется термически обработанная специаль-
ная сталь с содержанием углерода от 0,4 до О,5°/о и марганца 2°/о.
Сталь должна обладать прочностью 11 500 кг!см2 с пределом теку-
чести 7 500 кг!см2 с таким расчетом, чтобы предварительное натя-
жение можно было довести до 7 000 кг!см2. При таком натяжении
деформации ползучести у стали не наблюдается. Арматура состоит
Рис. 40. Натяжное устройство арматуры, по В е т с у
из звеньев длиной по 5 jw, соединяемых с помощью муфт. Она сво-
бодно лежит на всем протяжении балки и только через каждые 5 м
удерживается стальными стержнями толщиной 20 мм, которые за-
деланы в ребра балки. По концам балки, в ее торцах, стержни арма-
туры пропускаются через трубки, уложенные в бетоне. Все выступаю-
щие концы стальных стержней снабжены резьбой, на которую пос-
ле натяжения навертываются гайки, упирающиеся в детали, заде-
ланные в бетон и распределяющие давление. Натяжное устройство на.
упорной раме показано на рис. 40.
Опытная балка пролетом между опорами 30 м с поперечным се-
чением, показанным на рис. 41, и стрелой подъема 34 см была рас-
считана на эксплуатационную нагрузку 400 ks/jw2. Предварительно-
напряженная арматура состояла из 4 стержней диаметром по»
62
40 мм, свободно лежавших между ребрами балки. Бетонирование
производилось в течение одного дня. Состав 'бетонной смеси (на
Где3) следующий: цемента — 450 кг, порфирового щебня фракции
20—40 мм — 560 л, высевок крупностью 5—20 мм — 356. л, высевок
крупностью 2—5 мм—213 л и реч-
ного песка фракции 0—2 мм—
206 л.
Бетонная смесь применялась
жесткая и уплотнялась вибрировав
нием. Кубиковая прочность батона
в 28-дневном возрасте достигала
575 кг!см2, а по прошествии 90
дней составила 600 кг/см2. Прогиб
балки под действием эксплуатаци-
онной нагрузки в среднем попереч-
ном сечении составлял 30лм«.вМо-
дуль упругости, вычисленный по
величине прогиба,—520 00Q кг/см2.
Первые трещины в балке ПОЯВИ- ?ис- ^1- Поперечное сечение опытной
лись при нагрузке, в 2,4 раза пре- балки> по Ветс* п₽°летом в 30 *
восходящей эксплуатационную.
Непосредственно после приложения этой нагрузки прогиб равнялся
108 мм, а спустя 15 минУ—122 мм. После снятия нагрузки трещийы
снова закрылись. Динамические испытания проводились с целью ус-
тановить величину колебаний балки, а также влияние динамическо-
го действия подвижной нагрузки. При этих- испытаниях в качестве
подвижной нагрузки служили две вагонетки — одна весом 7850 кг,
которая передвигалась над балкой в обоих направлениях со ско-
ростью от 1 до 2 м/сек, ц другая—весом 310 кг—двигалась со ско-
рость от 3,5 до 8,5 м/сек.
Кроме указанной балки, по этому способу была изготовлена вто-
рая балка для пешеходного моста пролетом 44,5 ле, построенного
Рис. 42. Пешеходный моет близ Мальхейде (Бельгия).
Общий вид
63
через канал Брюссель-Шарлеруа близ Мальхейде (рисунки 42 и
43). Балка высотой 1,5 л бетонировалась участками длиной по
2 м; предварительно напряженная арматура состояла из 12 сталь-
Рис. 43. Вид снизу пешеходного моста
близ Мальхейде
ных стержней диаметром 45 мм, обернутых для защиты от коррозии
специальной лентой. Прогиб балки под действием эксплуатацион-
ной нагрузки был равен 32 мм, что соответствует модулю упругос-
ти 450 000 кг!см2.
5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ С НАТЯЖЕНИЕМ
АРМАТУРЫ НА ЗАТВЕРДЕВШИЙ БЕТОН
При предварительном напряжении с натяжением арматуры на
бетон последняя располагается в каналах внутри тела бетона и
вначале может быть подвижной в продольном направлении. Лишь
после твердения бетона и натяжения арматуры в эти каналы нагне-
тается цементный раствор, что и создает соединение арматуры со
всей конструкцией. Этот способ получил широкое распространение в
производстве монолитного предварительно напряженного железо-
бетона. В ^области строительства как в Германии, так и в других
странах он вызвал многочисленные конструктивные решения и спо-
собы возможного их осуществления с учетом качеств применяемой
стали, формы сечения, характера размещения арматуры, а также
конструкции натяжных устройств и анкеровки.
Способы анкеровки могут быть подразделены на пять групп: с
помощью натяжных муфт и пластин; посредством клиновых и за-
жимных приспособлений; с образованием петель в элементах арма-
туры; за счет использования сил сцепления и трения, действующих
между арматурой и бетоном, а также путем образования методом
высадки заклепочных головок на концах арматурных элементов. В
настоящем разделе дается описание способов и истории развития
предварительно напряженного железобетона по странам.
5—1. НЕМЕЦКИЕ СПОСОБЫ НАТЯЖЕНИЯ
5—11. Анкеровка при помощи натяжных муфт и пластин,
предварительно напряженный железобетон «дивидаг»
Под названием «дивидаг» известен предварительно напряжен-
ный железобетон, изготовляемый по способу, запатентованному
фирмой Диккергофф и Видманн [Dyckerhoff und Widmann].
При разработке способа «давидаг» его авторы сознательно ото-
шли от. принципа, сложившегося за последние 20 лет, основанного
на учете условий ползучести и усадки бетона. Согласно этому прин-
ципу, для предварительно напряженного железобетона необходимо
применять только стали с «высоким пределом текучести. Представ-
65
ление о том, что предварительно напряженная конструкция тем со-
вершеннее, чем более высокому предварительному напряжению она
была подвергнута, было сочтено ошибочным. Высокое напряжение
стали имеет свои границы, которые определяются пределом проч-
ности. В пределах между рабочей и разрушающей нагрузкой удли-
нение стали не так велико. Необходим, следовательно, компромисс
между требованием, чтобы потери напряжения в арматуре вследст-
вие ползучести не были чрезмерными, и требованием, чтобы строи-
тельная конструкция при перенапряжении под действием рабочей
нагрузки вплоть до ее разрушения не имела слишком широких тре-
щин [71].
По этой причине при разработке предварительно напряженного
железобетона системы «дивидаг» отказались применять высокока-
чественную сталь и остановились на стали марки St 90 с пределом
прочности 9 000 кг!см2 и пределом текучести около 6 500 кг 1см2. Пре-
дел ползучести этой стали относительно высок и составляет около
5 500 кг!см2. Стальные стержни диаметром 26 мм, применяемые для
этих конструкций, подвергаются перенапряжению до 4 500 кг/см2.
Разность напряжений конструкции под действием эксплуатаци-
онной нагрузки и в стадии разрушения составляет около 2 000 кг!см2.
По данным Финстервальдера (Finsterwalder), при указан-
ной разности напряжений удлинение стальной арматуры (в преде-
лах ее работы под эксплуатационной нагрузкой и при разрушении)
почти такое же, как и арматуры обычного железобетона в не-
нагруженном и эксплуатационном состояниях. Поэтому в предва-
рительно напряженной железобетонной конструкции, армированной
сталью марки St 90, при ее разрушении будут наблюдаться трещи-
ны, как и в конструкции из обычного железобетона, подвергаемой
эксплуатационной нагрузке.
Железобетонные конструкции типа «дивидаг» обладают ограни-
ченной степенью предварительного напряжения. В таких конструк-
циях в бетоне допускаются растягивающие напряжения, но в ог-
раниченной степени, при которой не должны образовываться тре-
щины, тогда как при полном предварительном напряжении в бетоне
растягивающих напряжений не возникает вообще. Применение ог-
раниченного напряжения в конструкциях «дивидаг» обосновывает-
ся тем, что при этом значительно увеличивается рабочая зона бал-
ки для восприятия эксплуатационной нагрузки, и поэтому конст-
рукция становится экономичнее. Опыты, проведенные немецким же-
лезнодорожным ведомством в Корнвестгейме над предварительно
напряженной (сталь марки St 90) балкой, показали, что, несмотря
на ограниченное предварительное напряжение, лишь при нагрузке,
на 30% превышающей сумму собственного веса и полезной нагруз-
ки, было отмечено появление первой волосной трещины шириной в
V200 мм, и только при доведении нагрузки до расчетной разрушаю-
щей трещина увеличилась до 7ю мм.
Сталь марки St 90 обладает повышенной прочностью за счет ее
легирования, а не вследствие какой-либо термической обработки
или холодной деформации, иначе говоря, этой стали, после выпуска
66
ее из проката, присущи натуральные показатели твердости и преде-
ла текучести. Стержни по концам снабжены винтовой нарезкой для
крепления анкерных устройств и соединения их стяжными муфта-
ми. В стержнях из прокатной стали с натуральным высоким преде-
лом текучести, несмотря на то, что на участках винтовой на-
резки площадь поперечного сечения уменьшена, может быть сохра-
нена та же прочность на разрыв, что и при полном сечении стерж-
ня; это _достигается тем, что уменьшение сечения концов стержня
при накатке резьбы полностью компенсируется упрочнением серд-
цевины стержня примерно на 15% за счет холодной деформации.
Усилия натяжения стальных стержней, осуществленные с помощью
анкерных пластин и стяжных муфт, непосредственно передаются
окружающему бетону. Величина натяжения стального стержня мо-
жет регулироваться резьбой с точностью до дробной части милли-
метра.
При натяжении каждого стержня диаметрам 26 мм на бетон пе-
редается сила обжатия 20 т. Этим определяется возможность прос-
той и экономной передачи на бетон как сравнительно малых уси-
лий предварительного напряжения, например, при поперечном
предварительном напряжении элементов конструкции проезжей
части моста или деталей, применяемых в многоэтажном строитель-
стве, так и при необходимости передавать большие силы, восприни-
маемые большим числом стержней. Стальные стержни можно распо-
лагать в сечении бетона в соответствии с расчетной схемой напря-
жений, без ненапрягаемой арматуры.
Чтобы утолстить концы круглых стержней и этим компенсиро-
вать потери прочности материала от сужения поперечного сечения
из-за накатки резьбы, а также изнза возможного надреза, было
предложено наваривать на них металл. Однако недостаток этого
способа заключается в том, что из-за утолщения концов стержней
трубчатая оболочка, требующаяся для продольной подвижности
стального стержня в теле бетона, должна иметь значительно боль-
ший диаметр. Такая оболочка занимает больше места в сечении бе-
тона и труднее поддается выгибанию, чем оболочка из тонкой
трубки.
Трубчатые оболочки для стальных стержней, применяемые в
предварительно напряженном желе1зобетоне «дивпдаг», имеют диа-
метр 30 мм, сделаны из тонкой листовой стали холодного проката,
согнутой в трубку и соединенной на продольных фальцах. Трубки
укладываются в опалубку вместе с заключенными в них стержнями,
после чего производится бетонирование. На рис. 44 показаны нор-
мальный стержень а, стыкуемый стержень б, приспособление в
для нагнетания цементного раствора в полость между оболочкой и
стальным стержнем и приспособление г для монтажа анкерных
пластин. Стальные стержни и после твердения бетона, окружающе-
го оболочку, сохраняют продольную подвижность, требующуюся для
натяжения. После твердения бетона при помощи гидравлических
домкратов производится натяжение стальных стержней, напря-
жение которых через анкерные пластины и стяжные муфты пере-
67
Рис. 44. Предварительно напряженный железобетон «дивидаг»; /—вытягиваемый стальной стержень
0 14 хм для удаления воздуха (длина в зависимости от слоя бетона); Я^гайка; 3—фланец; 4—натя-
гиваемый стержень 26 мм; 5*—трубчатая оболочка; 6 -соединительная гильза; 7—анкерная пластина;
3—подкладка; 9—соединительная трубка; 10—уплот няющий рукав; //—резьбовая муфта; 12—переходная
деталь; 13 резиновая втулка; 14—уплотняющее кольцо, 15—уплотняющая шайба; 16—подключение
шланга; I/—четырехгранная монтажная гайка; 18— болт; /9—удаление воздуха; 20—монтажная пла«
стина
дается на бетон. На рис. 45 представлены, отдельные детали анке?
ровки стержней, подвергаемых натяжению.
Перед установкой домкратов для натяжения замеряется длина
нт
Рис. 45. Отдельные детали анкеровки «дивидаг»: 1—анкерная пластина 120Х
XI20 мм; 2—монтажная пластина 0 120 мм, фиксирующая положение ан-
керной пластины по отношению к натягиваемому стержню; удаляется перед
натяжением; 3—соединительная гайка с буртом; 4—болт крепления; 5—на-
прягаемая сталь S190, 0 26 мм; 6—анкеровка в сборе; 7— резиновое коль-
цо (уплотнение); болт крепления
конца стержня, выступающего з-а анкерную.пластину (рис. 46.). За-
тем на конец стержня, снабженного резьбой, навертывается шпин-
дель домкрата и надвигается натяжное устройство. Поршень дом-
крата приводится во взаимодействие со .^шпинделем, насаженным
на конец стержня, а цилиндр домкрата опирается на анкерную
пластину. Натяжное приспособление приводится в действие, и стйлъ*
ной стержень растягивается на требуемую величину, при этом учи-1
тывается удлинение стали и обжатие бетона. На ту же величину
удлинения с помощью трещотки к анкерной пластине, подтягивает-
ся стяжная муфта, и таким образом удерживается натяжение, coo6L
Щенное стальному стержню. Для контроля натяжения служит счет-
чик, соединенный с трещоткой, который’ регистрирует обороты муф-
ты и, следовательно, удлинение стержня; таким путем возможна
постоянная проверка соответствия натяжения удлинению.- После
удаления домкрата отрезок стального стержня, выступающий за
анкерную пластину, снова измеряется. По разности двух измерений
может быть определено натяжение, сообщенное стальному стержню.
Прямые стержни, как правило, подвергаются натяжению только
с одной стороны. У изогнутых стержней целесообразней произво-'
дать натяжение с обеих сторон, принимая во внимание необходи-*
мость преодолевать силы трения между ними и трубчатой оболоч-
кой. По данным десяти тысяч Натяжений, коэффициент^ трения
стальных стержней от поперечного давления (радиальной силы) в
69
одном лишь направлении составляет 14—15%. Так как в процессе
натяжения происходит скольжение стали по стали, то условия тре-
ния легко поддаются расчету.
Рис. 46. Натяжение стального стержня: I—приспособление для кон-
троля натяжения; /—анкерная пластина; 2—соединительная гайка;
3—измерение натяжения; II—закрепление шпинделя на натягивае-
мом стержне; домкрат надвигается на этот шпиндель,- после чего на
него навинчивается шестигранная гайка; III—натяжное устройство
в сборе; 4—домкрат, 5—трещотка; 6—счетчик оборотов гайки; IV—
стержень после натяжения
Однако после снятия домкратов сцепления арматуры с бетоном
еще не происходит, так как стальные стержни в трубчатых оболоч-
ках имеют зазоры. После натяжения стальных стержней через от-
верстия в анкеровке в пустоты нагнетается чистый цементный рас-
твор (бее песка) с добавкой пластификатора; нагнетание произво-
дится с одной стороны до тех пор, пока с другой стороны не. появит-
ся струя цементного раствора. Путем нагнетания цементного
раствора создается сцепление между бетоном и стальными стерж-
нями. Такое сцепление проверялось в конструкции, имеющей
длину до 120 см. Трубки оболочек также представляют собой нена-
прягаемую арматуру, но которая не учитывается при расчете кон?
струкции.
Можно совершенно отказаться от анкеровки концов стальных
ртержней и передавать напряжение на бетон только силами сцеп-
ления. В этом случае домкраты остаются на месте до тех пор, пока
не произойдет схватывание и твердение инъектированного раствора.
Если силы от стальных стержней, передаваемые к бетону за счет
сцепления, необходимо распределить на увеличенное поперечное се-
ление, то каналы в бетоне должны быть расширены. Кроме того,
70
можно дополнительно нагнетать цементный раствор. Для этого мо-
гут устраиваться поперечные полости, в которые при нагнетании че-
рез трубчатые оболочки будет поступать цементный раствор или
цементное молоко и образовывать боковые анкеровки разветвлен-
ного слоя раствора, повышающего сцепление арматуры с бетоном.
Такого же результата можно достигнуть, если трубчатые оболочки
перед укладкой в бетон перфорировать; при этом образуется тонкая
пленка, препятствующая проникновению бетона внутрь трубок. При
нагнетании цементного раствора эта пленка пробивается, а раствор
образует поперечные анкеровки в виде разветвленного слоя, способ-
ствующего сцеплению [72].
В некоторых случаях целесообразно воЬбще отказаться от
сцепления стальных стержней с бетоном несущей конструкции для
того, чтобы иметь возможность через некоторое время дополнитель-
но производить их натяжение. В таких случаях стальные стержни
могут покрываться битумом и укладываться в бетон без трубчатых
оболочек, а если стальные стержни уложены в трубки, то в послед-
ние нагнетается битум.
В результате испытаний, -исследований, многолетних 'наблюдений
и практического опыта можно задаваться величинами ползучести и
усадки бетона и воздействовать на них путем надлежащего подбо-
ра состава бетонной смеси и соответствующей стали. Немецкие нор-
мы расчета предварительно напряженных железобетонных конст-
рукций были подтверждены наблюдениями за предварительно на-
пряженными мостами в Ульме, Аугсбурге и Ландсгуте [37]. Усадка
и ползучесть бетона не должны теперь рассматриваться как неиз-
вестные величины и, как указывает Финстервальдер, нет
необходимости завышать натяжение стальных стержней, исходя
лишь из условий усадки и ползучести бетона.
5—12. Анкеровка клиньями и зажимами
5—121. Способ натяжения фирмы По лен ск и и Це л ль н е р
В способе натяжения, разработанном фирмой Поленек и и
Целльнер (Polensky und Zollner), применяются термически
улучшенные стали овально-ребристого периодического профиля мар -
ки St 145/165* металлургического завода Рейнгаузен [74]. Площадь
их поперечного сечения примерно соответствует сечению стальной
проволоки 0 5 мм. Стальные проволоки соединяются в виде пуч-
ков, представляющих собой два концентрических кольца из 5, 7
или 8 проволок, расположенных на некотором расстоянии друг от
друга (рис. 47). Пучки стальных проволок помещают в поперечно
профилированную оболочку 0 31 мм из кровельной листовой ста-
ли, чтобы предотвратить сцепление их с бетоном. В дальнейшем,
после натяжения арматуры, сцепление осуществляется обычным
путем — нагнетанием цементного раствора.
• Первое число означает предел текучести, второе — предел прочности.
{Прим. ред.).
71
Рис. 47. Пучок напояженной арма-
туры системы Поленски. и
Целльнер для силы натяжения
21 т. Поперечное сечение до раз-
водки при анкеровке
По концам стальные проволоки слегка наклонены и уложены
вокруг конического утолщенного конца натяжного болта, снабжен-
ного резьбой; они защемляются втулкой, имеющей коническое от-
верстие (рис. 48,а). Домкрат для натяжения стальных проволок
устанавливается у выступающего
конца болта с нарезкой; после натя-
жения с усилием в 23 г на болт
навертывают гайку, упирающуюся в
пластину и распределяющую напря-
жение бетона.
При таком устройстве все части
натяжной головки остаются в изго-
товляемой строительной детали.
При другом способе 12 стальных
проволок объединяются в один пу-
чок, в котором они удерживаются в
конической втулке при помощи ци-
линдрической заклинивающей шпон-
ки. Втулка вместе с пластиной, коль-
цом и гайками крепится к болту,
снабженному резьбой (рис. 48, б).
Для нагнетания раствора в трубку,
в которой размещены проволоки, ци-
линдрическая шпонка и болт с резь-
бой просверлены в продольном на-,
правлении. После натяжения сталь-
ных проволок и твердения инъекти-
рованного раствора болтовые гайки, пластинки, втулка и цилиндри-
ческая шпонка остаются в теле детали, а упорное кольцо, винты,
болт с резьбой, анкерная пластина и гайка снимаются для повтор-
ного использования. Сила натяжения первоначально воспринимает-
ся анкерной пластиной через болт с резьбой и благодаря нагнета-
нию раствора передается на бетон вследствие развития сил сцепле-
ния между арматурой и бетоном.
При обоих способах натяжение пучков стальной проволоки мо-
жет происходить с одной или двух сторон. Если натяжение произ-
водится с одной стороны, то другой конец пучка заанкеривается в
детали при помощи ступенчатых крючкообразных отгибов стальных
проволок.
Для арматуры, разработанной позднее, рассчитанной на силу
натяжения 40 т, применяются стали овально-ребристого периодиче-
ского профиля марки St 165 с сечением, равновеликим круглой
стали 0 6 мм.
На рис. 49 показана арматура плиты проезжей части моста че-
рез канал близ Ганновера-Штёккена. Арматура укладывалась по
кривой, имеющей параболическое очертание, при этом применялась
анкеровка переменной жесткости и натяжные головки у края
моста. Натяжные головки расположены над крайними основными
балками, а жесткие анкеровки проходят до тротуарных консолей.
Рис. 48. Анкерное устройство системы Поленски
и Целльнер: а—с деталями, остающимися в ан-
кере; б—с частично повторноиспользуемыми де-
талями; /—двенадцать проволок овального сече*
ния; 2—конусное кольцо; 5—деталь, остающаяся в
анкере; 4—ijoxyx из кровельной стали
Рис. 49. Поперечная арматура моста через
канал близ* Ганновера-Штёккена
Рис. 50. Натяжные головки над крайними
основными балками моста через канал близ
Г анновера-Штёккена
На рис. 50 показана деталь натяжных головок над крайними ос-
новными балками.
На рис. 51 показаны продольное и поперечное сечения сборной
балки переменной высоты, которая была установлена над машин-
ным залом силовой стан-
ции в Иббенбюрене.
Рис. 52 дает представ-
ление об устройстве и
расположении напряжен-
ной арматуры и ее анке-
ровке.
5—122. Способ натяжения фир.-
мы Филипп Гольцманн (Philipp
Holzmann)
При этом способе для
предварительно напря-
женного железобетона
применяется сталь оваль-
но-ребристого периодиче-
ского профиля марки Сиг-
ма-St 145/165, выпускае-
мая металлургическим за^
водом Рейнгаузен. Осо-
бенностью этого способа является конструкция анкерного устройст-
ва. Натягиваемые проволоки укладываются параллельно в канале
и, чтобы избежать защемления отдельных прово-
лок и их загибов, заводятся в анкерное устройство.
Детали анкерного устройства изготовляются за-
водским путем и поставляются для монтажа в гото-
вом виде. Как показано на рис. 53, анкерное устрой-
ство 1 состоит из двух слегка наклоненных друг к
другу стальных прижимных пластин 5, образующих
камеру для стальных проволок 2, и анкерующих
деталей. К внешнему сечению прижимных пластин
присоединены внутренние бетонные блоки полуцир-
кульного сечения, и на них наматываются проволо-
ки 4. Путем забивки временных клиньев в зазор
между двумя прижимными пластинами обмотка из
стальных струн подвергается натяжению и после
этого снабжается армированным внешним бетонным
блоком 5. Для лучшего сцепления с бетоном детали
Рис. 51. Продольное и поперечное сечения сборной балки; 1—продольное пред-
варительное напряжение; 2—ненатянутая арматура
74
Рис. 52. Расположение напряженной арматуры
в сборной балке для машинного зала силовой
станции в Иббенбюрене
этот блок с наружной стороны имеет канавки 6. В анкерующие при-
способления входят болты 7 для последующего центрирования на-
тяжных домкратов и подкладка 8 с прикрепленным к ней металличе-
ским патрубком прямоугольного сечения 9 для присоединения к
оболочке 10, в которой
проходит пучок стальной
проволоки. После тверде-
ния бетона временные
клинья удаляются. При
этом обмотки из сталь-
ных проволок сокраща-
ются. и внутренние бетон-
ные блоки полуциркуль-
ной формы отделяются от
внешних блоков (рис. 54).
Но это не имеет значения,
так как разделительные
швы при дальнейшем за-
клинивании арматуры
снова закрываются. На-
личие внешнего блока ан-
керующего элемента в
натянутом состоянии име-
ет то преимущество, что
его бетон при заклинивании натянутых проволок не испытывает
растягивающих напряжений. Натянутые проволоки расположены
Рис. 53. Анкерное устройство пудка напряжен-
ной арматуры фирмы Филипп Гольцманн
в анкерном устройстве в несколько рядов, разделенных между
собой промежуточными плитами 11 (см. рис. 53). Эти плиты сдела-
ны из более мягкой стали, чем натягиваемые проволоки, с таким
расчетом, чтобы последние могли вдавливаться в плиты своей про-
филированной поверхностью. Плиты жестко упираются в подклад-
ку 8 и при передаче натяжения от домкрата к анкеровке не могут
втягиваться в тело изготовляемой детали. Все стальные проволоки
75
Рис. 54. Вид спереди анкерной
головки
анкерного устройства подвергаются, .одновременному совместному
наряжению с помощью домкрата, специально сконструированного
для этой цели. После натяжения с помощью того же натяжного^ при-
способления плоская клиновайплит
та 12 защемляет и закрепляет
стальные проволоки. Клин давитгйа
промежуточные плиты, вследствие
ч4го между ними и натягиваемыми
проволоками возникают силы тре-
ния. При надлежащей величине дав-
ления силы трения достаточны для
соединения всего пакета проволок
и промежуточных плит. Величина
давления зависит от числа сталь-
ных проволок в одном ряду, но не
от числа рядов.
После твердения бетона строи-
тельной детали и установки арма-
турных элементов и анкерных уст-
ройств производится натяжение
всей арматуры./Небольшая разница
в длине проволок, собранных в пу-
чок, не оказывает существенного
влияния на натяжение. Натяжной
домкрат устроен таким образом,
что после натяжения стальных про-
волок с помощью простого приспо-
производит вдавливание клина в
и
собления он переключается
анкерующий элемент, а затем и выталкивание клина, удерживаю-
щего проволоки в домкрате. После удаления домкрата в каналы
нагнетается цементный раствор для сцепления арматуры с бетоном.
Непосредственно за анкерным устройством стальные проволоки
проходят через приспособление 13, фиксирующее промежутки меж-
ду ними. Чтобы удержать стальные проволоки собранными в метал-
лическом канале, служит направляющее кольцо 14. В местах пере-
гибов пучка устроены металлические поверхности скольжения, по-
крытые слоем смазки, допускающим взаимное их передвижение.
Фирма Филипп Гольцманн следующим образом харак-
теризует, преимущества этого способа:
а) Конструкция пучков из проволок овально-ребристого перио-
дического профиля в виде параллельных рядов с зафиксированными
промежутками между ними позволяет избежать возникновения по-
бочных напряжений при изогнутом расположении натягиваемой ар;
матуры, создает хорошее сцепление проволок в канале и дает воз-
можность, за счет поверхностей скольжения, свести потери от трения
до минимума.
б) Величина силы натяжения, в зависимости от числа рядов- про-
волок и их количества в одном раду, может изменяться в широких
пределах.
76
в) Конструкция и процесс анкеровки просты и доступны для ос-
мотра. Скольжения и сдвига проволок не наблюдается.
г) Анкерное устройство связано с бетоном строительной детали.
Его можно легко выверять и крепить к опалубке. Все детали анке-
ровки доступны перед замоноличиванием арматуры, и их можно
контролировать.
д) Сила натяжения, требуемая по расчету, может проводиться с
большой точностью. Процесс натяжения вроет даже при значитель-
ных силах натяжения.
е) Требуемые специальные воронки для нагнетания могут легко
и быстро устанавливаться, что обеспечивает качественное замоноли-
чивание арматуры.
Рис. 55. Натяжение нижнего пра-
вого пучка у моста через р. Лейне
у Швармштедта
Рис. 56. Нижний правый г.учок
после натяжения моста через
р. Лейне у Швармштедта
На рисунках 55 и 56 показаны установка домкрата для натяже-
ния стальных проволок и торец одной из основных балок трехпро-
летного моста с пролетами 30, 70 и 30 ле через р. Лейне у Шварм-
штедта, построенного фирмой Филипп Гольцманнпоее спо-
собу.
5—123. Крепление проволочных пучков стальной арматуры, выпускаемых метал-
лургическим заводом Рейнгаузен
Прочное сцепление арматуры с бетоном достигалось забетониро-
ванными натяжными головками для каждой отдельной проволоки
арматурного пучка. Так как размер головок был сравнительно ве-
лик, то размещать их на арматуре было трудно [75].
77
Появилась необходимость разработать такую конструкцию на-
тяжной головки, которая одновременно натягивала бы все npoiBO-
локи пучка. Пучок, оставаясь в натянутом состоянии, должен пере-
давать напряжения на деталь опоры, остающуюся в бетоне.
Для решения этой задачи проволоки пучка заводились в натяж-
ную головку в ненатянутом состоянии, затем защемлялись в ради-
альном направлении в материале натяжной головки за счет ее оста-
точной или упругой деформации. Натянутые проволоки распола-
гались так, что их ось по прямой линии продолжалась внутрь
зоны защемления (во всяком случае — передней части ее). Защем-
ление проволоки может быть осуществлено различным образом
(рис. 57).
Как показано на рис. 57,а, каждая проволока 1 вставляется в
отдельное отверстие натяжной головки 2. Эти отверстия расположе-
ны концентричными кругами -вокруг осевого отверстия. Натяжная
головка в месте размещения проволоки утолщена, ее более тонкая
коническая часть 3 переходит в сечение, снабженное соединительной
резьбой 4. После размещения всех проволок утолщенная часть про-
тягивается через матрицу 5 и ее толщина становится такой же, как
у остальной части корпуса. Вследствие этого концы проволок -обжи-
маются со .всех сторон настолько, что способны, *за счет сцепления их
с корпусом натяжной головки, воспринимать растягивающие усилия.
Вместо отдельных отверстий -в натяжной головке может быть выто-
чен кольцеобразный паз, в который вплотную друг к другу запуска-
ются концы проволок, подлежащих натяжению.
На рис. 57,6 показан кольцеобразный паз, образованный болтом
5, посаженным на резьбе в отверстие натяжной головки. Наружная
поверхность болта, а также внутренняя поверхность 9 отверстия в на-
тяжной головке для большего трения могут быть снабжены ребрами
или быть волнистыми, шероховатыми и т. д. Кроме того, целесооб-
разно, чтобы болт 8 выступал за натяжную головку, а проволоки
при выходе их из натяжной головки не были изогнуты или накло-
нены; выступающий отрезок болта должен быть -гладким. В натяж-
ной головке предусмотрено сквозное продольное отверстие 10 для
нагнетания раствора в полость, в которой помещен натягиваемый
пучок.
Натягиваемые проволоки могут быть расположены в поперечном
сечении по прямоугольнику. В каждом отверстии могут помещаться
по две скрученные или свитые проволоки.
На рис. 57,в стальные проволоки прочно зажимаются не за счет
остаточной деформации натяжной головки, а благодаря сдавлива-
нию ее упругих частей.
О конструкции натяжной -головки и о способе защемления в ней
проволок в немецком патенте 872845 говорится следующее:
«Натяжная головка состоит из стержня //, навернутого на него
сгона 12 и анкерующих частей, образующих три концентричных
кольцевых паза, в которых располагаются проволоки 1. Сердечник
внутреннего кольцевого паза образует болт /5, своей утолщенной
головкой 14 он ввинчивается в нарезанное отверстие головки 15
78
Рис. 57. Защемление проволок в материале натяжной головки за счет ее дефор-
мации (металлургический завод Рейнгаузен)
втулки 16, надетой на отрезок болта 13 и снабженной продольными
шлицами. Головка 15 завинчивается в нарезное отверстие головки
17 и втулки 18\ втулка 16 также снабжена продольными шлицами.
На некотором расстоянии от втулки 18 расположена втулка со шли-
цами 6, которая упирается в продольном направлении в головку 17
и тыльной частью своей прилегает к внутренней поверхности его*
на 12. Эта поверхность на большей своей части гладко-цилиндри-
ческая, но имеет коническое сужение к свободному концу натяж-
ной головки. Усилием от конической поверхности 7 при натяжении
сгона 12 упругие втулки 16, 18 и 6 отжимаются в радиальном на-
правлении вниз; в результате, собранные в кольцевых пазах прово-
локи 1 плотно зажимаются. Шлицы отдельных втулок расположе-
ны с возможностью взаимного смещения. Поверхностям втулок 16,
18, 6 и болта 13, соприкасающимся с проволоками, целесообразно
для повышения трения, хотя бы частично, придавать ребристость.
Втулки и болт выполнены из закаленного материала.
Проволоки 1, благодаря их натяжению, оказывают растягиваю-
щее действие на болт 13 и втулки 16, 18 и 6, причем растягиваю-
щие усилия, приложенные к болту 13 и втулкам 16 и 18, головка-
ми 14, 15 и 17, передаются на наружную втулку 6. Коническая часть
этой втулки с увеличенной силой прижимается к конической поверх-
ности 7 сгона 12 и этим увеличивает радиальное прижимное давле-
ние на проволоки. Таким образом натяжение проволок увеличивает
силы сцепления».
Натяжные головки по патенту 872845 имеют настолько малые
размеры, что они могут помещаться в каналы предварительно на-
прягаемых строительных деталей. Поэтому натяжная головка, за-
хватывающая проволочный пучок, удлинена для сопряжения с на-
тяжным устройством, размеры которого в радиальном направлении
меньше или равны размерам натяжной головки [76].
Удлиненная часть имеет разъемное соединение с натяжной голов-
кой и при ненатянутом пучке выступает из канала железобетонной
строительной детали.
На рис. 58 показан ряд натяжных головок. На рис. 58,а натяжная
головка 1 имеет выступающий конец 2, составляющий с -ней единое
целое. Этот конец на всей своей длине снабжен резьбой, на кото-
рую навертывается гайка, опирающаяся на анкерную пластину 3, а
затем головка тяги 4. Для натяжения пучка стальных проволок 5
натяжная головка с выступающим концом вытягивается и проволока
анкеруется путам подтягивания гайки, а затем конец натяжной го-
ловки отделяется примерно до уровня линии 6.
На рис. 58,6 конец 7 сделан тоньше, чем сама натяжная головка.
В этом случае лишь концы 8 и 9 стержня снабжены резьбами для
анкерующей гайки 10.
На рис. 58,в и г приведены разъемные соединения выступающих
концов стержней с натяжными головками. На рис. 58,а анкерующая
гайка 10 расположена внутри канала перед арматурным пучком.
Она навернута на короткий болт с резьбой 11, заанкеренный в' на-
тяжной головке, который присоединен к натяжному устройству прр-
30
межуточной тягой 4. После натяжения пучка между гайкой и анкер-
ной пластиной вдвигается секционированное кольцо 12, через кото-
рое гайка, подлежащая натяжению, опирается на анкерную пластину
3. Bq избежание выскальзывания кольца 12 оно укладывается в вы-
емку 13 анкерной пластины^
Рис. 58. Анкеровка проволочных пучков металлургического завода Рейнгаузен
На рис. 58,д показан способ, как после натяжения арматуры уда-
лять выступающие части натяжной головки, помещая анкерную
пластину 3 внутри тела бетона.
5—124. Способ натяжения фирмы Гельд и Франке
Способ натяжения, разработанный фирмой Гельд и Франке
(Held und Francke), основан на принципе клиновой анкеровки.
Клин состоит из трех частей кольцеобразной формы, окружающих
стержень арматуры, который прямолинейно проходит через анке-
рующий элемент. Материал клиньев обладает значительно боль-
шей твердостью и прочностью, чем арматурная сталь. Клинья с
внутренней стороны винтообразно профилированы. В процессе ан-
керовки происходит зацепление арматуры с анкерующим приспо-
соблением, связанное с холодным упрочнением.
В качестве арматуры применяются круглая сталь 0 26 мм марки
St 60/90 металлургического завода Рейнгаузен или пучки по 7
проволок 0 8—10 мм из холоднотянутой стали марки St 140/Т60
фирмы Фельте'н и Гильом в Кёльне-Мюльгейме или же из
термически улучшенной стали марки Сигма-St 135/150 металлурги-
ческого завода Рейнгаузен, закаленной в масляной ванне. Во
всех случаях элементы натяжения анкеруются с помощью анкерной
81
пластины, конусного кольца и клина, состоящего из трех частей
(рис. 59). В арматурном пучке из семи проволок 1 шесть располо-
жены вокруг проволоки 5, лежащей в середине и отделенной от
Рис. 69. Анкеровка проволочного пучка фирмы Гельд и Франке
Рис. 60. Натяжной домкрат, смонтирован-
ный на передвижкой тележке с моторным
приводом
прочих проволочной стальной спиралью 2. В местах анкеровки спи-
раль 2а состоит из тонких проволок для того, чтобы при вдавлива-
нии клиньев 4 проволока сердечника прочно анкеровалась в голов-
ке 5. Натягиваемые стержни или пучки, во избежание сцепления с
бетоном, помещены в металлических трубках из кровельной стали 6
с рифлеными стенками, которые в напускных стыках уплотнены ре-
зиновыми муфтами 7. Цементный раствор нагнетается в металли-
ческие трубки через промежутки 8 между клиньями; трубки имеют
выпуски для выхода из них воздуха.
Для центрирования арматуры служат особые головки, которые
перед натяжением удаляются и заменяются центральными коль-
цами.
Натяжение производится гидравлическим домкратом. Насосный
агрегат домкрата с электрическим приводом смонтирован на «лег-
кой передвижной тележке, а
сам домкрат подвешен на
балке, подвижно прикреплен-
ной к тележке, и может пере-
ставляться по высоте; он сое-
динен с насосным агрегатом
герметическими рукавами
(рис. 60). Домкрат сконст-
руирован таким образом,
что с помощью второго на-
соса ручного действия, смон-
тированного на той же те-
лежке, его поршень загоня-
ет анкерующие клинья пос-
ле натяжения пучка. Арма-
турный пучок крепится к
домкрату посредством клинь-
ев, состоящих из трех ча-
стей. Потери от трения, возникающие при натяжении, зависят от
сорта применяемой стали. Согласно опыту фирмы Гельд и
•Франке, потери от трения являются наименьшими, если приме-
няется холоднотянутая проволока; в этом случае коэффициенты
82
трения находятся в пределах от 0,22 до 0,30. Для проволоки из ста-
ли марки St 60/90 0 26 мм коэффициенты трения находятся в пре-
делах от 0,25 до 0,30, а при закаленной проволоке из стали марки
St 135/150^от 0,25 до 0,35.
Если по конструктивным соображениям целесообразной возмож-
но натяжение производить только с одного конца детали, то другой
конец арматуры должен быть прочно забетонирован и концы сталь-
ных проволок отогнуты по логарифмической кривой. Восприятие сил
натяжения за счет трения, возникающего между бетоном и проволо-
кой, может быть определено «расчетным путем.
Способ натяжения фирмы Гельд и Франке оправдал себя
на многих строительных объектах. Рисунки 61—64 дают представле-
ние о работах, произведенных по этому способу при возведении
автодорожного моста близ Бад Рейхенхалль. Мост расположен на
пологой горизонтальной кривой и состоит из неразрезной балки,
перекрывающей 5 пролетов (2X16,00 и 3X17,10 м).
5—125. Способ натяжения фирмы Хохтиф
Фирма Хохтиф (Hochtief) для предварительно напряженного
железобетона применяет пучки из 12 проволок диаметром каждая
8 мм с промежутками между ними 2 мм [77]. Проволока либо про-
катная cfs = 13 000 кг!см2 и Og = 15 000 кг/см2, либо тянутая —
as = 16 000 кг!см2 и <тв = 18 000 кг/см2.
«Проволочный пучок изготовляется на стенде. Для этого в местах
V-образных изгибов направляющей проволоки, натянутой на стенде,
устанавливаются фиксаторы промежутков. Фиксаторы состоят из
15-лме стальных колец, имеющих по своей окружности 112 полуцир-
кульных канавок для укладки в них натягиваемых проволок, и рас-
полагаются на прямых участках пучка на расстояниях 1 м. На изо-
гнутых участках пучков, чтобы избежать крутых перегибов прово-
лок, фиксаторы располагаются чаще.
После установки на направляющей проволоке фиксаторов рас-
кладывают проволоки, подлежащие натяжению. Для достижения оп-
ределенного порядка в расположении проволок их протягивают через
шайбу с 12 симметричными отверстиями, а .вместе с ними—и направ-
ляющую проволоку с фиксаторами. В местах установки фиксаторов
натягиваемые проволоки удерживаются проволочной вязкой. Затем
на пучок надвигаются звенья металлических трубок длиной по 3 лс,
препятствующих сцеплению стальных проволок с бетоном конструк-
ции. Отдельные звенья трубок свинчиваются. Их диаметр равен
50 мм, так что проволочный пучок диаметром 44 мм свободно поме-
щается в трубках. В местах перегиба в металлическую трубку при
помощи клещей вдавливаются фальцы.
Такое натяжное устройство и конструкция анкеровки стальных
проволок неоднократно испытывались. На рис. 65 показаны отдель-
ные детали анкеровки. К анкерной пластине 7, распределяющей
давление, прилегает кольцевая пластина 2 с коническим отверстием,
расширяющимся к внешней стороне. Через это отверстие протяги-
83
Рис. 61. Продольная напряженная
арматура, состоящая из семи прово-
лочных ( 08 мм) пучков (автодо-
рожный мост близ Бад Рейхенхалль)
Рис. 62. Общий вид напряженной арматуры (автодорож
ный мост близ Бад Рейхенхалль)
Рис. 63. Анкеровка напряженной арматуры (авто-
дорожный мост близ Бад Рейхенхалль)
Рис. 64. Разделительные фиксиру-
ющие приспособления для напря-
жённой арматуры (автодорожный
мост близ Бад Рейхенхалль)
вается пучок из проволок. Проволоки в пределах распределительной
пластины 1 и кольцевой пластины 2 проходят вокруг отрезка трубы 3.
Каждая отдельная проволока зажата клином 4. Тыльные поверхно-
сти клиньев, которыми они соприкасаются с кольцевой пластиной,
Рис. 65. Анкерные элементы
шлифованы и смазаны для того, чтобы радиальные усилия не сни-
жались за счет действия сил трения; на поверхности же клиньев,
обращенных к проволокам и припасованных к ним при их изготов-
Удлинение при натяжении
После натяжения
Рис. 66. Натяжное устройство
лении с помощью штам •
па, наносятся острые
поперечные ребра, ко-
торым напильником
придается зубчатый
профиль (насечка).
Зубцы наклонены про-
тив направления сколь-
жения.
Клинья не забивают,
а плотно вставляют.
После натяжения про-
волок при малейшем
скользящем движении
клинья стремятся сле-
довать за проволокой,
при этом зубцы прони-
кают в тело стальных
проволок и их удержи-
вают.
На рис. 66 показано натяжное устройство до и после натяжения
пучка. Поршень и цилиндр домкрата для пропускания проволочных
пучков имеют кольцеобразную форму. Поршень через пластину,
86
Рис. 67. Домкрат не осуществляет натя-
жение. В конец проволочного пучка
вставляется сердечник, снабженный
12 канавками
Рис. 68. Кольцевой анкер присоединен
к головке домкрата. Клинья оставляют-
ся для защемления проволок в цилиндре
домкрата
Рис. 70. Проволочный пучок в натянутом
состоянии. Сквозь отверстия в поршне
домкрата вставляются клинья для за-
жатия проволок в анкерном кольце
Рнс. 69. Диск с винтовыми шпинделями
насажен для фиксирования клиньев
Рис. 71. Вставлены все анкерные кольца
Рис. 72. Домкрат включен. Диск с вин-
товыми шпинделями удален. Клинья из-
влекаются из кольцевого анкера
87
распределяющую давление, опирается на бетон и обхватывает анке-
рующее кольцо-. Перед головкой цилиндра расположен кольцевой
анкер 1 с коническим отверстием для анкеровки стальных проволок
в процессе натяжения. Для зажатия проволок и здесь служат клинья,
которые для уменьшения поверхностного давления имеют большую
тыльную поверхность, чем клинья анкерующего кольца. Угол «раство-
ра клиньев настолько велик, что они не обладают самоторможением.
В процессе натяжения клинья удерживаются винтовыми шпинделя-
ми, которые прикреплены к диску 5, привернутому к сердечнику 3.
Шпиндели регулируются вручную.
После натяжения пучков стальной проволоки сквозь отверстия в
поршне домкрата в анкерующее кольцо заводятся клинья. Положение
сердечника 4 может -регулироваться выведенным наружу проволоч-
ным шпинделем 5.
На рисунках 67—72 показаны отдельные стадии процесса натя-
жения.
Существенным преимуществом предложенного способа фирма
Хохтиф считает конструкцию арматурных пучков. Веерообразно
расположенные проволоки пучка удерживаются в неподвижном поло-
жении фиксаторами, что создает возможность надежно инъектиро-
вать цементный раствор в трубки. Так как каждая проволока анке-
руется отдельным клином, то не вполне точная калибровка проволок
Не имеет значения. Отгибы и перегибы проволок в анкерующих эле-
ментах исключены, так как клинья прилегают к проволокам снаружи.
Главным преимуществом анкерующего приспособления считают его
автоматическое заклинивающее действие.
Процесс натяжения и анкерующее устройство разработаны и
Испытаны на основе многочисленных опытов. Анкеровка показала
себя надежной. Скольжение проволоки в анкерующем кольце было
всегда одинаковым.
5—126. 40-тонная арматура фирмы Грюн и Бильфингер (Griin und Bilfinger)
Описание смотри в дополнении.
5—13. Петлевая анкеровка
5—131. Способ натяжения Баур — Леонгардта (Baur — Leonhardt)
Б а у р—Л еон-гардт в первых своих опытах в области пред-
варительно напряженного железобетона исходили из известного уже
способа анкеровки проволочных тросов путем заливки концов про-
волок баббитом или другим аналогичным материалом. Анкерующее
действие в этом случае основано не только на сцеплении проволок с
Заливаемой массой, но и на действии поперечного сжатия, возникаю-
щего при небольшом скольжении конуса. На рис. 73 показана анке-
ровка тросов, примененная Б а у р—Л е о н г а р д то-м -при построй-
ке Блей-бахского моста. Головка т,рооа представляет собой коничес-
кую полость для заливки, корпус которой с помощью ребер упирает-
88
ся в пластину, распределяющую давление; головка помещена в
стальной цилиндр, дно которого передает и распределяет силу на
бетон с давлением 200 кг/слс2. Гидравлический домкрат мощностью
200 т, помещенный в литую стальную оболочку из 2 частей, опи-
рается на стальной цилиндр через опорное кольцо и захватывает
Рис. 73. 200-тонное натяжное устройство для тросов: 1—трос 0 65 мм;
2—головка троса; 3—отверстие для заполнения; 4—анкерный цилиндр; 5—
опорное кольцо; 6—поперечный блок, действующий на опорное кольцо; 7—
гидравлический домкрат; 8—гильза из двух частей стального литья
кольцеобразный выступ головки троса. После вытягивания головки
троса пространство между дном стального .цилиндра и опорной
пластиной заполняется песком или раствором [78].
Высокая стоимость этого способа натяжения, который хотя и оп-
равдал себя, явилась причиной разработки более простого устройст-
ва. Возникла (мысль, чтобы вместо натяжения отдельных проволок
или групп с помощью подвижной опоры, включающей ряд проволок,
анкеровать и натягивать пучок, включающий любое число прово-
лок малого сечения. В качестве арматуры применялись тонкие про-
волоки диаметром примерно до 5 мм или проволочные пряди, состоя-
щие из трех—семи проволок 0 2—3 мм из стали марки St 160/200.
Такая гибкая арматура большой длины, поставляемая в бухтах, ук-
ладывалась в петли, которые собирались в небольшое число пучков
вокруг строительной детали и могли быть заанкерены и натянуты
как одно целое [79].
Тонкие арматурные пряди без большого труда укладываются по
контуру закругленных натяжных блоков. В стороне от них (натяж-
ных блоков) перед бетонированием арматура собирается в пучки,
укладываемые в трубчатые оболочки или кожухи из черной жести
толщиной от 0,7 до 1 мм. Концы арматурных пучков анкеруются в
теле бетона конструкции или соединяются друг с другом путем за-
щемления, сварки или другим способом. Применение металлических
оболочек облегчает укладку арматуры и предохраняет ее от дав-
ления уложенной бетонной смеси. В местах непосредственного пере-
89
хода пучка к анкерным петлям устраивался раструб, с тем чтобы на-
тягиваемые проволоки размещались на анкерах и лежали на них не
более чем в один или два ряда. Остающиеся в металлических обо-
лочках пустоты после натяжения стальной арматуры заполнялись це-
ментным раствором, что предохраняло арматуру от коррозии и .вме-
сте с тем обеспечивало прочное сцепление ее с трубками оболочек, а
следовательно, и с бетоном конструкции и тем самым предупреждало
взаимные сдвиги и скольжение арматурных пучков.
Прочность сцепления может быть повышена и улучшена, если по-
верхности стенок металлических оболочек будут рифлеными или вол-
нистыми. Благодаря наличию борозд на поверхности происходит пол-
ное соприкосновение арматуры с цементным раствором. Равномерное
соприкосновение арматуры с бетоном может быть обеспечено путем
устройства разделительных диафрагм, удерживающих отдельные ар-
матурные пучки на определенных расстояниях. Опыт показал, что
применение прядей, на поверхности которых нанесены борозды, соз-
дает достаточную прочность на сдвиг, и если желательна еще боль-
шая прочность, то она может быть достигнута благодаря рифленой
или волнистой поверхности оболочек.
Чтобы избежать большого трения между стенками трубчатой обо-
лочки и арматурой, когда последняя изогнута или имеет криволиней-
ное очертание и от этого происходит неравномерное распределение
силы натяжения по всей длине арматуры, она в местах перегибов
укладывается на гладкие металлические подкладки из холодноката-
ной листовой стали. Плоскости скольжения могут покрываться слоем
смазки, например, парафином, жиром, графитом или другим анало-
гичным материалом. Чтобы слой смазки при натяжении арматуры
не стирался, было предложено укладывать один над другим два (или
более) гладких жестких металлических листа со слоем смазки меж-
ду ними из вышеназванных материалов. В результате потери от тре-
ния в местах перегибов практически исключаются. Натяжение сталь-
ных проволок при таком способе можно производить с одного или
обоих концов конструкции. Натяжное устройство приспособлено
для натяжения арматуры как простых балок на двух опорах, так и
неразрезных балок.
На рис. 74,а показана в продольном разрезе балка, состоящая из
двух частей 1 и 2. По контуру обеих частей балки расположена спи-
ральная стальная проволока 3 с большим числом витков. Там, где
опорные поверхности 9 не закруглены, арматура укладывается пуч-
ками 4. В приведенной на рисунке пустотелой балке пучки уложены
внутри ребра 5, но они могут располагаться и вне бетонного сече-
ния. Между частями 1 и 2, в их стыке, образована камера 10, кото-
рая по бокам уплотнена стальным кольцом 12. Это кольцо настолько
широко, что при разжатии обеих бетонных частей 1 и 2 оно не теряет
своего уплотняющего значения. Для натяжения обмотки из стальной
проволоки в камеру 10 через патрубок И нагнетается жидкость. В
процессе натяжения обе бетонные части 1и 2 движутся по стальному
профилю направляющей 13, которая в процессе натяжения арматуры
должна предупреждать возможность смещения частей конструкции.
90
На рис. 74,6 показаны несколько балок в плане, а на рис. 74,в—часть
сечения балки. Отдельные витки стальной проволоки 3 -собраны в пу-
чок, в узком сечении которого включены разделительные диафрагмы
15. Пучок заключен в металлическую оболочку 6, опирающуюся на
поперечные стержни 7, закрепленные хомутами 8. Элементы армату-
ры можно укладывать непосредственно на поцеречные стержни и за-
Рис. 74. Натяжные домкраты из бетона, по Баур —
Леонгардту: а—продольный разрез балки; б—не-
сколько рядом лежащих балок в плане; в—частичное
поперечное сечение балки
тем помещать в оболочку или же размещать в открытые металличес-
кие кожухи, которые плотно закрываются, например, сваркой, с тем,
чтобы при уплотнении вибрированием в них не проникла бетонная
смесь, препятствующая скольжению арматуры при ее натяжении.
Трубка 14 служит для нагнетания цементного раствора, который
полностью вытесняет воздух из металлической оболочки.
Натяжение арматуры путем раздвижки бетонных деталей 1 л 2
может осуществляться, как это показано на рис. 75, с помощью дом-
кратов 4, помещаемых в камеры 3 и удаляемых после натяжения и
91
нагнетания цементного раствора. Домкраты можно расположить та-
ким образом, чтобы итоговое усилие, вызванное ими, было несколь-
ко меньше противодействующей силы, оказываемой сопротивлением
арматуры. При этом получается крутящий момент, который стремится
Рис. 75. Балки с натяжными домкратами, помещенными в камеры
Рис. 76. Анкеровка двой-
ными петлями для от-
дельных пучков напря-
гаемой арматуры или
для пучков, расположен-
ных со значительными
промежутками
прижать подвижные части балки к опорам, поэтому устройства, пред-
отвращающие смещение деталей в процессе натяжения арматуры, не
нужны. Для фиксации детали 1 во время натяжения арматуры слу-
жат штыри 5, входящие в пазы 6 опоры.
Для отдельных пучков или когда они в конструкции расположены
с промежутками, Р. Бауер (R. Bauer) [80] предложил применять
двойные петли (рис. 76). Вместо петель
концы проволоки могут отгибаться и ан-
кероваться в бетонных балках. При этом
следует учитывать, что на начальном
участке сцепление между сталью и бето-
ном нарушается из-за удлинения стали.
Для сокращения потерь от трения в мес-
тах перегибов арматуры последняя мо-
жет опираться на катки, удаляемые пос-
ле натяжения. В некоторых случаях уст-
раивают большое число таких катковых
опор малого диаметра, в других — неболь-
шое число, но большего диаметра. Преи-
муществом последних является то, что их
можно повторно использовать.
Было также предложено заменять
металлические оболочки резиновыми
шлангами, в которые после укладки бе-
тонной смеси подают сжатый воздух, а затем после твердения бе-
тона выпускают воздух, а шланги извлекают; в образованные та-
92
ким путем каналы, имеющие сравнительно шероховатые стенки,
помещают арматуру.
Однако при этом в местах перегибов арматуры, благодаря ее
соприкосновению с шероховатой поверхностью бетона, возникают
значительные силы трения, поэтому допустима лишь умеренная
изогнутость арматуры.
Для уменьшения сил трения Леонга&^т [61} предложил в ме-
стах перегибов арматуры надевать на нее металлические кольца или
куски труб, которые затем оставлять в бетоне. При крутых переги-
бах можно применять сдвоенные куски труб, а их трущиеся поверх-
ности для повышения способности к скольжению смазывать каким-
либо составом. Сцепление между бетоном и арматурой при использо-
вании резиновых шлангов может быть повышено путем поперечного
их профилирования.
Способ Баур — Леонгардта, предусматривающий устрой-
ство по торцам (конструкций специальных железобетонных натяж-
ных блоков, получил значительное распространение. При дальней-
шей разработке способов изготовления предварительно напряжен-
ного железобетона Леонгардт в сотрудничестве с Бауром
стремились более широко использовать экономические -преимущест-
ва предварительно напряженного железобетона. Они добились упро-
щения и удешевления арматуры, применявшейся в то время.
Результатом их работ явилась так называемая арматура «Лео-
б а» с анкеровкой, передающей натяжение на отвердевший цементный
раствор, заполняющий каналы [82}. Арматурные пучки были рассчи-
таны на восприятие сил натяжения от 20 до 25 т. Каждый пучок со-
стоял из И2 параллельно расположенных проволок 05 мм из стали
марки St 150/170. Стальные проволоки укладывались в виде петли
вокруг небольшого стального анкера, имевшего посредине отверстие,
снабженное нарезкой для соединения с тяговым болтом, примыкаю-
щим к натяжному устройству (рис. 77). В остальной части конструк-
ций стальные проволоки располагались в металлической оболочке
плоского, прямоугольного сечения, которое в одном конце кон-
струкции расширялось для анкера. На другом конце стальные
проволоки отгибались в виде крюков, снабженных спиральной про-
волочной обмоткой, и бетонировались.
Двенадцать проволок арматурного пучка, как показано на рисун-
ках 78 и 79, размещены в металлической оболочке в два ряда по 6
проволок, уложенных один над другим, и удерживаются в заданном
положении при помощи штампованных фиксирующих прокладок.
Эти прокладки создают полость для нагнетания в нее цементного рас-
твора. Сами оболочки в виде плоских гильз из листовой жести для
лучшего сцепления с бетоном имеют «поперечное рифление. У концов
арматуры, забетонированной в конструкцию, прямоугольное сече-
ние оболочки переходит в круглое, снабженное выводом для полного
заполнения полости оболочек цементным раствором (рис. 80). Вывод
представляет собой надувной шибкий резиновый шланг илй образует-
ся смазанным стальным стержнем, который вынимается после
бетонирования.
93
Сечение bl
125
юг
Рис. 77. Детали напряженной арматуры с ан-
керовкой «Леоба»: а—состояние при бетони-
ровании (разрез); б — состояние перед натя-
жением (план); в—поперечное сечение по
2—2\ г—поперечное сечение по 3—3\ д—состо-
яние после натяжения (план); 1—опалубка;
'2—гайка; 3—стержень для крепления; 4—ан-
кер; 5—гильза анкера; 6—резиновая гильза
вокруг стержня; 7—трубка из кровельной ста-
ли; 8—резина; 9—спираль 0 12 мм (в мас-
сивных элементах—10 мм); 10—поверхность бетона; //—удаление воздуха; 12—отверстие для нагнетания раствора; 13—рези-
новая муфта со стальным кольцом; 14 — натяжная плита 160/150/45; 15—последующее заполнение раствором; 16 спи-
раль 0 0 мм; /7—натягиваемый стержень St90
I
Рис. 78. Продольный и поперечный разрезы элемента напряженной арма-
туры «Леоба» с расположением фиксирующих прокладок: 1—натягиваемые
проволоки 0 5,3 мм; 2—фиксирующие прокладки; 3—резина; 4—жестяная
оболочка 0.25 мм; 5—замоноличивающий раствор
Рис. 80. Анкерное устрой-
ство с крюками для элемен-
тов напряженной арматуры
Рис. .79. Металлическая плоская гильза
из листовой жести с двумя слоями эле-
ментов напряженной арматуры, распо-
ложенными друг над другом, и с фик-
сирующими прокладками
(Плоская форма поперечного сечения оболочки имеет то преиму-
щество, что арматура легче изгибается, чем при круглом поперечном
сечении оболочки, и вместе с тем достаточно жестка. Металлическая
оболочка, расширенная со стороны
Рис. 81. Детали анкеровки элемента напряжен-
ной арматуры с петлями
натяжного конца конструкции,
заканчивается резиновой
втулкой в виде пробки,
прилегающей к внутрен-
ней стороне опалубки
(рисунки 77,а и 81). Во
время бетонирования ар-
матура удерживается в
неподвижном положении
посредством ввинченного
в натяжной анкер кре-
пежного установочного
стержня. После распалуб-
ки этот стержень и рези-
новые втулки удаляются и
заменяются натяжным
стержнем из стали марки St 190. На натяжной стержень надвигается
натяжная пластина с резиновой подкладкой для равномерного рас-
пределения давления. При натяжении арматуры с помощью гид-
равлического домкрата, присоединенного к натяжному болту, по
мере ее удлинения гайка на резьбе болта постепенно подтягивает-
ся к натяжной пластине, чтобы сохранить произведенное натяже-
ние. Домкрат может быть немедленно снят после завинчивания
гаек.
Когда натяжение окончено, через отверстие в натяжной пластине
в полость металлической оболочки нагнетается цементный раствор.
После твердения раствора натяжной болт и пластина удаляются, и
анкер удерживает теперь арматуру в заданном положении только
при помощи отвердевшего инъектированного цементного раствора.
Оставшееся в бетоне отверстие заделывается раствором или бетон-
ной смесью.
Оба вида анкеровки, как при помощи натяжных -головок, так и
посредством отогнутых концов арматуры, были проверены рядом
испытаний. Опыты, проведенные в Научно-исследовательском инсти-
туте строительства при Высшем техническом училище в Штутгарте,
показали, что спираль из 7У2 витков 8-миллиметровой круглой стали
достаточна для того, чтобы при бетоне прочностью 1156 кг! см2 избе-
жать образования трещин. На практике, для минимального ради-
ального расширения бетона и исключения опасности трещинообра-
зования применяется стальная проволока 0 10 — 12 мм.
Подобные же результаты были получены при испытаниях анке-
ровки, проведенных в Гамбурге.
-Было отмечено, что прочность стальной проволоки на разрыв
уменьшалась в зоне анкерных петель 0 45 мм на 5—8% от проч-
ности прямых проволок из стали металлургического завода
Рейнгаузен марки Сигма-St 145/165, тянутой и термически
96
улучшенной стали марки St 150 и тянутой и подвергнутой старе-
нию стали марки St 160 фирмы Фельтен и Гильом в Кель-
не-Мюльгейме. Это снижение прочности в зоне анкерных петель
не имеет значенйя для прочности конструкции, так как действие на-
пряжений, возникающих в несущей конструкции от эксплуатацион-
ной нагрузки, почти не достигает анкеровки.
•Результаты, установленные испытаниями, подтвердились данны-
ми практического опыта. Ни в одном случае в бетоне около места
анкеровки арматуры трещины обнаружены не были.
5—132. Способ натяжения Кани и Хорват.
Предварительно напряженная деталь из двух сопряженных
или смежных, взаимно подвижных, составных элементов
Разработанный Г. Кани и Р. Хорват (G. Kani und
R. Horvat) способ имеет целью отказаться от дорогостоящих уста-
новок для конструкции с натяжением арматуры до затвердения
бетона, а также исключить недостатки, присущие способам изго-
товления с натяжением арматуры на затвердевший бетон. К числу
этих недостатков относятся инъекция каналов цементным раство-
ром, который подвержен усадке, а также потери напряжения при
криволинейной арматуре [83}.
По способу Кани и Хорват давление передается на уже
отвердевшую часть бетона, а обжатие бетона, укладываемого после
натяжения арматуры, осуществляется во вторую очередь. Это дости-
гается тем, что после твердения ранее уложенного бетона первой ча-
сти детали и натяжения арматуры укладывается бетонная смесь, ко-
торая непосредственно окружает арматуру, и только после твердения
бетона этой второй части детали, путем частичного отпуска натяже-
ния, на бетон передается предварительное напряжение арматуры.
На рис. 82 показаны два варианта изготовления балки по этому
способу. Сперва формуется часть 1 балки. После твердения бетона
2 2
Рис. 82. Поперечные сечения предварительно напряженных строительных
конструкций
укладывается арматура 2, подвергаемая затем натяжению с упо-
ром на отвердевший бетон. В качестве арматуры могут применяться
стальные стержни, проволока, проволочные пряди или пучки с
обычной анкеровкой при помощи пластин, натяжных головок и т. д.
В пролете балки, между местами анкеровки, арматура опирается
лишь в отдельных точках на гребневидные поперечные хомуты
97
Рис. 83. Гребневидные натяжные хомуты
для элементов напряженной арматуры
(рис. 83), при помощи которых элементы арматуры удерживаются
на определенных расстояниях и обеспечивается беспрепятственное
соприкосновение их с бето-
ном. Точечное опирание ар-
матуры достигается благо-
даря волнистой опорной ПОт
верхности, поэтому для на-
тяжной головки применяет-
ся волнистая сталь (рис. 84).
На рис. 85 показаны про-
дольный разрез балки и схе-
ма размещения элементов
арматуры 2 после первично-
го их натяжения. Для натя-
жения служат домкраты 5,
которые упираются в деталь
1 (рис. 85,а). Первичное на-
тяжение осуществляется в
прямолинейном направлении, и только после этого арматура прини-
мает форму, соответствующую эпюре моментов (рис. 85,6). Разме-
щение элементов армату-
ры регулируется хомута-
ми. Затем укладывается
бетонная смесь, окружаю-
щая арматуру. После зат-
вердения бетона натяже-
ние отпускают на расчет-
ную величину, соответст-
вующую напряжению ар-
матуры.
Несущая конструкция
состоит из двух предвари-
тельно напряженных раз-
дельных частей. Путем
полного или частичного
бетонирования пространст-
ва между частями обра-
Рис. 84. Натяжное устройство у концевой
анкеровки после натяжения
зуется единая монолитная конструкция. Для проверки предложен-
ного способа изобретателями была изготовлена опытная балка
пролетом 10 л«, поперечное сечение которой показано на рис. 86.
Она представляет собой обычную двутавровую железобетонную
балку. Натяжение арматуры при помощи домкратов и установки
анкерных приспособлений производится лишь после схватывания и
твердения бетона балки.
Арматурой балки являются пряди из 7 стальных проволок марки
St 180 0 2,5 мм. Арматурный пучок состоит из 64 прядей (8><8)
с общим поперечным сечением 22 см2. Для анкеровки применялись
натяжные головки с точечным опиранием на них арматуры. Петли
расположены в вертикальных плоскостях. Расстояния между
98
Рис. 85. Продольный разрез балки со схематическим изображением рас-
положения напряженной арматуры после первичного ее натяжения
Рис. 86. Поперечное сечение опытной
балки: 1—предварительно напряжен-
ный бетон балки; 2—предварительно
напряженный бетон оболочки; 3—за-
мрноличивающий бетон
§
Рис. 87. Обеспечение взаимных расстояний эле-
ментов напряженной арматуры с помощью горизон-
тальных и вертикальных разделительных натяжных
стальных скоб
Рис. 88. Поворотное качающееся при-
способление для элементов напря-
женной арматуры
элементами арматуры обеспечиваются горизонтальными и верти-
кальными разделительными диафрагмами (натяжными стальными
скобами) рис. 87. Для поворота натянутых пучков служат пово-
ротные качающиеся приспособления, показанные на рис. 88. От-
дельные детали натяжного устройства у конечной анкеровки мож-
но видеть на рис. 84.
'Испытания опытной балки под нагрузкой [84} подтвердили упру-
гое ее поведение в пределах всей зоны действия рабочих нагрузок.
Трещины в балке появились при нагрузке 50 ати, т. е. при 1,72-крат-
ной эксплуатационной нагрузке. До возникновения трещин прогибы
возрастали пропорционально нагрузке. Трещины, появившиеся при
нагрузке, равной двукратной эксплуатационной, после снятия на-
грузки полностью закрылись. Диаграмма, приведенная на рис. 89,
Рис. 89. Диаграмма зависимостей, установленных при испытании
опытной балки: 1—разрушающая нагрузка при 98 ати\ 2—на-
грузка, вызвавшая трещины; 3—допускаемая эксплуатацион-
ная нагрузка; 4—остаточный прогиб при 85 ати\ 5—нагружение
предварительно напряженной опытной балки 28/Х 1952 г.; 6—раз-
грузка после снятия давления 85 ати\ 7—нагружение балки
29/Х 1952 г.
иллюстрирует установленные зависимости между нагрузками и про-
гибами при трехкратной рабочей нагрузке, последующем снятии ее
и загружении на следующий день вплоть до разрушения балки.
5—14. Анкеровка арматуры
за счет использования сил сцепления и трения
5—141. Способ натяжения фирмы Бетон и Моньебау
(Betonund Monierbau A. G.) [85]
При этом способе применяется стальная проволока овально-реб-
ристого периодического профиля марки Сигма-St 1145/165 металлур-
гического завода Рейнгаузен. Стальные проволоки собираются в пуч-
101
«и, которые укладываются в металлические трубки прямоугольного
сечения. Металлические трубки состоят из донной части, двух боко-
вых стенок и крышки и поставляются комплектами длиной по 2 пог. м
каждый. Крышка держится на загнутых бортовых фальцах ниж-
ней части. Разделительные диафрагмы удерживают стальные про-
волоки на расстояниях в 5 мм. Проволоки собираются в пучки же-
лаемой толщины (рис. 90).
Рис. 90. Пучки .напряженной арматуры, по Моньебау: а—пучок из ЭХ4=1-2
проволок для натяжения 25 г; б—пучок 4X6=24 проволок для натяжения
50 т; в—пучок 6X8=48 проволок для натяжения 100 т
Для сообщения натяжения стальным проволокам последние анке-
руются бетоном в стальном конусе. Конец стального конуса, высту-
пающий за пределы бетонного заполнения, снабжен наружной резь-
бой для навертывания анкерной гайки и внутренней резьбой для при-
соединения натяжного стержня домкрата (рис. 91). Во время
«монтажа и заполнения бетонной смесью натяжная головка и под-
кладная пластина анкерной гайки связаны скобой. Этий достигает-
ся точно перпендикулярное положение подкладной пластины по от-
ношению к натяжной головке и плотная посадка анкерной гайки на
подкладную пластину. При прямолинейном расположении пучков
стальной проволоки силы для натяжения пучка достаточно прила-
гать только с одного конца. Другой его конец прочно анкеруется в
конструкции. Для этого проволоки пучка веерообразно распускаются
на .длину 20—30 см и винтообразно заматыраются стальной прово-
локой (рис. 92).
При расположении арматуры по параболической кривой для рав-
номерного -распределения сил натяжения на всю длину пучка дом-
краты устанавливаются с обоих его концов.
Косые усилия, возникающие при изогнутом очертании элементов
арматуры, передаются на поверхность бетона гребневидными разде-
лительными диафрагмами. Величина этих сил зависит от угла от-
гиба, а расстояния между разделительными диафрагмами—от допу-
стимого давления бетона в местах их расположения.
Число диафрагм не должно затруднять нагнетание цементного
раствора в металлические трубки.
102
После твердения бетона конструкции отдельные пучки стальных
проволок подвергаются натяжению, ‘ анкерная гайка навертывается
на натяжную головку, и после удаления домкрата в пустоты, остав-
шиеся в металлической трубке, нагнетается цементный раствор.
Затвердевший инъекти'рованный цементный раствор в состоянии вос-
Рис, 91. Натяжная головка
Моньебау: а—перед натя-
жением; б—прсле натяжения;
в—после снятия натяжного
домкрата; 1—заливка цемент-
ным раствором; 2—внутренняя
резьба под натяжной стержень;
3—наружная резьба для муф-
ты или установочного кольца
•принимать теперь усилия, передаваемые от стальных проволок к
бетону, что дает возможность удалить анкерную гайку и подклад-
ную пластину. Статические испытания и испытания на выносливость
конструкции показали, что несущая спо-
собность такой предварительно напря-
женной балки не отличались от резуль-
татов у предварительно напряжен-
ной балки, арматура, которой натяги-
вается и анкеруется без гайки и под-
-кладной пластины.
Фирма Бетон и Моньебау
следующим образом характеризует
особенности и преимущества предло-
женного способа натяжения арматуры.
1. Необходимо применять высоко-
лрочную термически не обрабо-
Рис. 92. Веерообразная анке-
ровка со спиральной обмоткой
для пучка напряженной сталь-
ной арматуры: /—спираль; 2—
двенадцать овальных проволок;
3—кожух из жести; 4—про-
кладки
103
тайную твердую стальную проволоку с очень высоким пределом теку-
чести. Разница между допускаемым напряжением 9 000 кг/см* и пре-
делом текучести 14 500 кг!см2 весьма значительна и составляет около
Рис. 93. Укладка пучков напряженной стальной
арматуры в конструкцию моста через р. Эгель-
зеебах близ Мертингена
Рис. 94. Уплотнение металлических трубок,
в которых помещены пучки напряженной
стальной арматуры (мост через р. Эгель-
зеебах)
5 500 кг/см2\ это дает возможность легко компенсировать неточности
при определении влияния усадки и ползучести и сопротивления тре-
ния в отгибах.
2. Все проволоки пучка натягиваются равномерно, что создает га-
рантию того, что они будут испытывать одинаковые напряжения.
3. Сцепление между бетоном и арматурой развивается постепен-
но до достижения полной величины. Наличие промежутков между
проволоками пучков, которые имеются и на сгибах, допускает бес-
препятственную инъекцию раствора в оболочки. При правильной
работе образование пустот в арматурных каналах исключено. По-
104
этому устранена опасность коррозии арматуры при эксплуатации
конструкции.
4. Хорошему сцеплению арматуры с бетоном способствует перио-
дический профиль овальной стальной проволоки, а также волнистая
поверхность металлических трубок; все это, вместе взятое, во много
раз повышает силу сцепления. Гарантируется безупречное сцепление
между арматурой и инъектированным раствором, между раствором
и металлической трубкой и последней с бетоном конструкции.
5. Отгибы арматуры легко выполнимы. Сопротивление изгибу
плоских овальных проволок меньше, чем круглых проволок. Гребни
разделительных диафрагм обеспечивают невозможность переплете-
ния отдельных проволок и в местах сгибов, а также сохраняют' пер-
воначальное сечение пучка и постоянство расстояний между отдель-
ными проволоками. Проведенные измерения показали, что сопро-
тивления трению при натяжении очень невелики.
6. Поперечное сечение пучка может быть приспособлено к воз-
никающим силам. При значительных усилиях предварительного на-
пряжения работа производится с крупными, примерно 100-тонными
пучками, а при меньших усилиях предварительного напряжения—с
более мелкими—50- или 25-тонными пучками.
7. После окончания натяжения не наблюдается скольжения, так
как натяжная головка закреплена гайкой к подкладной пластине.
Способ натяжения фирмы Бетон и Моньебау был испы-
тан при изготовлении различных конструкций. В 1952 г. в Берлине—
Темпельхофе было сооружено плоское перекрытие резервуара для
воды пролетом около 9 м и применены предварительно напряжен-
ные 50-тонные пучки.
В более крупном масштабе этот способ впервые был применен
при постройке моста через р. Лех близ Мундрахинга. Сооружение
имеет И2 пролетов по 13 м. Все 12 пролетных строений были изготов-
лены на берегу и установлены на место способом надвижки. Глав-
ные балки каждого пролетного строения предварительно напряжены.
Арматура их состоит из пучков по 24 стальных проволоки в каждом.
На рисунках 93 и 94 показан мост, построенный через р. Эгель-
зеебах близ Мертингена.
5—142. Способ натяжения фирмы Грюн и Бильфингер
Вместо анкеровки петлями из проволоки фирма Грюн и Биль-
фингер предложила распускать пучок на отдельные проволоки и
анкеровать их в железобетонном блоке путем отгиба концов [86}.
Домкраты для натяжения устанавливаются между анкерным блоком
и конструкцией (рис. 95). При этом способе необходимо особо тща-
тельно изготовлять анкерный блок, так как бетонная смесь, уклады-
ваемая. между многочисленными проволоками, не должна расслаи-
ваться и иметь неплотности и пустоты. Сцепление и трение стальных
проволок в бетоне были предметом тщательных испытаний, о прове-
дении и результатах которых сообщили Зимонсен (Siemonsen) и
Шпринг (Spring) [268]. При равномерном распределении сопро-
тивления скольжению у прямой проволоки оно составляет 25 кг/cjw2
105
и у изогнутой проволоки — около 45 кг/см2. На сопротивление
скольжению в значительной мере влияет трение кривизны.
Об арматурном 40-тонном пучке с натяжной головкой в виде
Рис. 95. Анкеровка элемента напряженной арматуры системы Г р ю н и
Бильфингер
секторных клиньев и с жесткой концевой анкеровкой, разработанном
фирмой Грюн и Бильфингер, см. раздел 5—126 в допол-
нении.
5—2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
СИСТЕМЫ ФРЕИ ССИНЕ, ФИРМЫ ВАИС —ФРЕЙТАГ И
Г И ИОНА (Guyon)
Как уже указывалось выше, заявки и изобретения французского
инженера Ф рейсе и.не около 20 лет тому назад имели особое
значение в области предварительно напряженного железобетона. По-
мимо упомянутого выше изготовления предварительно напряженного
железобетона на стенде, т. е. сборных железобетонных деталей с ар-
матурой, подвергнутой натяжению до твердения бетона, Фрейс-
с ин е осуществил натяжение арматуры после твердения бетона.
Его первые предложения относились к более или менее крупным
конструкциям и сводились к тому, что арматуру следует укладывать
в пазы или каналы конструкции и анкеровать ее в натяжных приспо-
соблениях по концам конструкции. После твердения бетона натяж-
ные приспособления отжимаются с помощью упирающихся в кон-
струкцию гидравлических плоских домкратов-капсюлей и этим осу-
ществляется натяжение арматуры. Получающиеся пространства
между натяжным оголовком и конструкцией заполняются бетонной
смесью, после затвердения которой домкраты могут быть удалены [87].
Гидравлические плоские тарельчатые домкраты-капсюли (рис. 96)
состоят из двух стальных сваренных по краям листов. Домкраты мо-
гут нагнетаться вместо воды раствором или какой-либо твердею-
щей массой и в этом случае оставаться в конструкции.
106
По этому способу Фрейссине в 1934—1935 гг. были прове-
дены работы по усилению фундаментов морского вокзала в Гавре
{88}. Сначала оголовки, расположенные по концам конструкции, за-
нимали много места; в дальнейшем Фрейссине устранил этот
недостаток, и такая конструкция, с небольшим ее
изменением, применяется и в настоящее время.
Основной задачей этого изобретения было
создание с помощью простых средств цельной
конструкции, обеспечивающей прочное соедине-
ние бетона с арматурой [89, 90, 91]. Далее
ставилась задача обеспечить эффективную пере-
дачу сил натяжения арматуры на бетон конст-
Рис. 96. Домкрат
капсюльного типа
системы Фрейс-
сине: а—общий
вид сверху; б—по-
перечное сечение;
в—поперечное се-
чение в рабочем
состоянии
рукции, высокую ее трещиностойкость, а также
осуществить возможность срезать выступающие
концы арматуры после ее анкеровки. Последнее
достигалось тем, что в тело конструкции заделы-
вался пустотелый анкерный оголовок, к которому
крепились концы стальных проволок, поэтому
натянутые проволоки плотно и прочно прижима-
Рис. 97. Арматурный пучок
из 12 проволок 0 5 мм:
1 — внутренняя спираль
0 17 мм из стальной про-
волоки 0 1,5 мм; 2—на-
гнетание цементного раство-
ра; 3—отбортовка; 4—бе-
тон; 5—параллельные про-
волоки 0 5 мм; 6—трубка
0 30 мм из кровельной
стали 0,2 мм
лись к стенкам полости оголовка.
Стальные проволоки собирались в пучки. Каждый пучок состоял
примерно из 10 или более параллельных стальных проволок диамет-
ром 5 мм. Пучок помещался в каналы или пазы, составленные в кон-
струкции, или же в трубчатую оболочку из жести толщиной 0,2 мм,
которая укладывалась в свежую бетон-
ную смесь. Трубчатые оболочки плотно
вставлялись в натяжные головки, что ис-
ключало проникновение в них раствора
[92].
Одинаковые расстояния между сталь-
ными проволоками в пучке и сквозное
пространство внутри трубок вдоль их
оси обеспечивались вставленной спиралью
из стальной проволоки толщиной 0,15 мм,
вокруг которой с небольшими промежут-
ками группировались стальные проволо-
ки (рис. 97).
После твердения бетона с обоих кон-
цов пучка устанавливались домкраты
двойного действия и к их тяговым порш-
ням с помощью клиньев прикреплялись
попарно стальные проволоки (рис. 98).
Через патрубок 1 под давлением поступа-
ла вода в полость домкрата и выдвигала
тяговый поршень, вследствие чего проис-
ходило натяжение стальных проволок.
После достижения требующегося натяжения через патрубок
2 под давлением пускалась вода, под действием которой
нажимной болт, -а вместе с ним и круговой клин вдавливались в ан-
107
кер, находящийся в теле конструкции, с силой, соответствующей силе
натяжения пучка, и защемляли натянутые проволоки в анкере. После
окончания натяжения и заклинивания открывался обратный выход
воды из патрубков, тяговый и нажимной поршни под давлением пру-
жин обратного действия возвращались в исходное положение, и дом-
краты удалялись.
Рис. 96. Натяжной домкрат для пучков из 12 проволок 0 5 мм: 1—патру-
бок тягового поршня; 2—патрубок нажимного поршня; 3—круговой клин; 4—
анкер; 5—нажимной болт; 6—пружина; 7—патрубок для воды; 8—клин
При предварительном напряжении балки пучюи подвергались на-
тяжению в отдельности. Для контроля натяжения, сообщаемого пуч-
ку стальных проволок, измерялась не только сила действия домкрата,
но и удлинение стали.
Для проверки и доказательства того, что прочность анкеровки по-
средством круговых клиньев (рис. 99) так же веника, как и у напря^
Рис. 99. Анкер для пучка из 12 проволок 0 5 мм: 1—спираль 0 2,5 ммг
2—спираль 0 5 мм: 3—нагнетательные трубки; 4—круговой железобетон-
ный клин; 5—конус
гаемой стали, фирма Вайсс и Фрейтаг провела испытания на
растяжение анкеровок. При этих испытаниях все разрывы стальных
проволок происходили вне анкеров. У проволок, зажатых в анкерах,
были обнаружены вмятины на пучковой арматуре, находящейся в
108
теле анкера, вызванные тем, что сталь анкера тверже, чем сталь ар-
матуры, диаметр которой равен всего 2,5 мм [92].
Кроме этого, в течение более шести месяцев проводились испыта-
ния предварительно напряженной балки пролетом 4 м с поперечным
сечением 40X45 см и продольной напряженной арматурой в виде
пучка из 10 стальных проволок-0 5 мм\ балку подвергали действию
переменной ступенчатой нагрузки; напряжения в балке менялись от
8 000 до 11 000 кг/см2. В течение всего этого времени потери напряже-
ния, вызванной скольжением проволок, не наблюдалось [91].
После натяжения стальных проволок, в пространство, оставшееся
в каналах или трубчатых оболочках, через сквозное отверстие, имев-
шееся в клиновом анкере, нагнетался цементный раствор. Раствор со-
держал тонкий кварцевый песок и асбест для повышения трения меж-
ду проволоками и раствором. Раствор нагнетался с одного конца
каждого арматурного пучка и нагнетание заканчивалось только тог-
да, когда раствор начинал вытекать с другого конца. Путем заполне-
ния пустот цементным раствором создавалось сцепление между бето-
ном конструкции и арматурой и достигалась также защита стальных
проволок от коррозии.
Вместо цементного раствора можно нагнетать расплавленную
синтетическую смолу или другой легкоплавкий материал, например,
битум, которые после нагнетания твердеют. При этом целесообразно
заранее прогреть струей горячего воздуха или пара пучок и трубча-
тую оболочку. Заполнение полого пространства нагнетаемым мате-
риалом обеспечивается наличием проволочной стальной спирали, спо-
собствующей сохранению правильной формы арматурного пучка.
Пучки сгибаются и могут укладываться соответственно очертанию
эпюры напряжений. Часть пучков, в соответствии с эпюрой моментов,
отгибается вверх. Таким образом воспринимаются не только главные
растягивающие напряжения, но и касательные напряжения.
В патентах Фрейссине содержатся различные предложения
и способы осуществления его конструкций. Анкеровочное устройство,
например, вместо железобетонного цилиндра с арматурой из высоко-
прочной стали, может быть литой стальной деталью, помещающейся
в бетоне конструкции. Анкерующее устройство может Находиться в
самом теле бетона и дополнительно армироваться высокопрочной
сталью. Однако во всех случаях автор считает целесообразным при-
менять арматурную сталь с высоким пределом упругости.
Чтобы устранить сцепление арматуры с бетоном и обеспечить тем
самым возможность ее натяжения после твердения бетона, по мнению
Фрейссине, вовсе не обязательно размещать ее в специальных
каналах или трубчатых оболочках, а достаточно применять простое
покрытие из жирного или пластичного плавящегося материала на би-
тумной, смоляной или каучуковой основе. Можно также обертывать
стальные проволоки бумагой или другими волокнистыми материала-
ми. Размягчить пластичный, плавящийся материал можно, например,
путем подвода электрического тока.
'Представляется также возможным укладывать бетонную смесь
после натяжения стальных проволок. В этом случае опорами для ан-
109
Рис. 100. Поперечное се-
чение балки с забетони-
рованной нижней зоной,
включающей элементы
напряженной арматуры
керных устройств может быть опалубка или уже затвердевший бетон
конструкции.
На рис. 100 показано поперечное сечение двутавровой балки. Пос-
ле укладки арматуры и анкерных устройств сперва бетонируется
только заштрихованная часть балки и заде-
лываются только концы арматуры. После
затвердения бетона в заштрихованной части
балки стальные проволоки подвергаются
натяжению, затем укладывается бетонная
смесь до полного профиля балки [91].
Способ Фрейссине может применя-
ться и для несущих конструкций из состав-
ных элементов, при этом цельная конструк-
ция образуется путем натяжения арматуры.
Натяжение арматуры обусловливает взаим-
ное сжатие отдельных элементов конст-
рукции.
Фирма Вайсс и Фрейтаг во Франк-
фурте, которая приобрела лицензию на
использование патентов Фрейссине в
Германии, применяла проволоку из стали
марки St 95 прочностью на разрыв
9 500 кг/см2 с пределом текучести
6 000 кг!см2. Эта сталь подвергалась натяже-
нию до 5 500 кг/см2, так что до предела текучести оставалось лишь
500 кг{см2.
Применяемая ныне прокатная, термически улучшенная сталь мар-
ки St 165 металлургического завода Рейнгаузен с пределом
прочности на растяжение 16 500 кг/см2 и пределом текучести
14 500 кг!см2 подвергается натяжению до 10 500 кг!см2. После про-
явления усадки и ползучести бетона остается еще напряжение по-
рядка от 9 000 до 16 000 кг/см2.
Величина установившегося напряжения зависит от напряжения
в бетоне в зоне напрягаемой арматуры, температурных условий
и прочности бетона в период передачи на него давления, а также
от срока ввода в эксплуатацию конструкции. Новая сталь марки
St 165 отличается от стали марки St 95 меньшей чувствительно-
стью по отношению к ползучести и усадке бетона. Принимая
потерю напряжения в 1500 кг/см2, величины эти составляют у стали
марки St 95—37,5%, а у стали марки St 165— только 16,7% от рабо-
чего напряжения. Кроме того, для стали марки St 165 регулируемый
интервал между предварительным напряжением и пределом текуче-
сти значительно больше; он равен 4 000 кг!см2. Это обстоятельство
имеет особое значение, так как необходимо учитывать требующееся
избыточное напряжение в изогнутых арматурных пучках для пре-
одоления возникающих сил трения, а также неизбежные неточности
при производстве работ [92].
Фирма Вайсс и Фрейтаг, располагающая значительным
опытом изготовления предварительно напряженных несущих кон-
110
струкций, отмечает недостаток анкеровки пучков стальной проволоки
при помощи загоняемых стальных или железобетонных клиньев; уста-
новлено, что при загонке последних могут произойти повреждения
анкеруемых проволок. Поэтому фирма предложила [93) защемлять
проволоки с помощью неподвижной детали, при заклинивании кото-
рой проволоки прижимаются к наружной оболочке.
На рис. 101 показан конец канала, снабженный стальной втул-
кой /, в котором проходит арматурный пучок. В пучок стальных про-
Рис. 101. Клиновая анкеровка посредством неподвижной детали: а—про-
дольный разрез; б—сечение по а—а
волок вставлен цилиндр 2 из бетона или мягкого металла, на наруж-
ной поверхности которого по числу анкеруемых проволок имеются
продольные канавки 3. В центральное отверстие анкера, после натя-
жения пучка стальных проволок, загоняется клин 4У расширяющий
тело анкера, в результате чего стальные проволоки 5 прижимаются к
втулке 1. Втулка может быть помещена в конце канала и иметь кони-
ческую форму.
Один из сотрудников Фрейссине — И. Гийон [94] обратил
внимание на то, что в некоторых случаях натяжение арматуры можно
производить только с одного ее конца, когда другой конец недосту-
пен, например, из-за наличия стен или колонн. В таких случаях недо-
ступный конец арматуры должен быть заанкерен в бетоне. Для та-
кого рода анкеровок Гийон приводит ряд решений. На рис. 1102 по-
казаны петлевые анкеровки. Радиусы петель должны быть
большими, чтобы стальные проволоки не прорезали -бетон.
Вместо петель концы арматуры мохут быть загнуты в виде спи-
рали, что допускает анкеровку стальных проволок, поддающуюся
точному расчету с учетом трения последних в бетоне. Если принять,
что стальные проволоки держатся в бетоне только лишь . благодаря
трению -вследствие изогнутости спирали, то, по Г и й он у, R—Ri-e~^at
где R — радиус спирали в любой точке, а — угол касательной в этой
точке, Ri—радиус начальной кривизны спирали и f — коэффициент
трения между сталью и .бетоном. Вследствие трения между армату-
111
рой и бетоном натяжение, сообщенное стальным проволокам, посте-
пенно теряется. Чем больше потеря силы натяжения, тем меньше ста-
новится радиус кривизны. Отсюда следует, что кривая, удовлетво-
ряющая поставленным условиям, представляет собой логарифмиче-
скую спираль (рис. 103).
О)
Рис. 102. Петлевая анкеровка, по Г и й о н у
Рис. 103. Анкеровка напрягаемых проволок по логарифмической спирали
5—3. БЕЛЬГИЙСКИЕ СПОСОБЫ НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ
5—31. Предварительно напряженный железобетон
по Маньель — Блатон (Magnet — Blaton)
В Бельгии в период второй мировой войны проф. Маньель
-с участием фирмы А. и Э. Блатон разработал способ напряженного
армирования, который получил распространение не только в Бель-
гии, но и в других странах. В качестве основных исходных положе-
ний, принятых при разработке способа напряженного армирования,
Маньель приводит следующие [95, 96}.
1. |Проволоки, подвергаемые натяжению, не могут располагаться
произвольно, а должны собираться подобно кабелю (пучок).
2. Между всеми натянутыми проволоками во всех направлениях
должны иметься промежутки порядка 5 мм, с тем, чтобы были гаран-
112
тированы надежное, плотное заполнение пустот при нагнетании це-
ментного раствора и защита стальных проволок от коррозии.
3. Одновременному натяжению должны подвергаться не более
двух стальных проволок, так как лишь в этом случае в них достига-
ются практически равномерные растягивающие напряжения.
4. Анкерное устройство должно быть таким, чтобы при возмож-
ном обрыве стальной проволоки в процессе -натяжения конструкция
не деформировалась.
Главные признаки и особенности способа напряженного армиро-
вания Маньель — Блатон [97} заключаются в том, что сталь-
ные’ проволоки располагаются параллельными рядами, не соприка-
саясь между собой, и концы образованного таким образом пучка за-
крепляются в фиксирующих приспособлениях, которые удерживают
параллельность слоев. Проволоки подвергаются натяжению каждая
отдельно или попарно. Для правильного расположения проволок во
время изготовления пучка служат прокладочные штифты.
На рис. 104 показана конструкция такого арматурного пучка.
Стальные проволоки располагаются группами по 4 штуки в горизон-
тальном ряду. Пучок из 32 отдельных проволок состоит, следова-
6) 6)
Рис. 104. Устройство и расположение пучковой напряженной арматуры,
по Маньель — Блатон: а—продольный разрез; б—разрез С\ в—раз-
рез Д; г—разрез В; д—разрез по пучку напряженной арматуры с оболоч-
кой; е—анкерные пластины; ж—вид натяжной головки спереди
тельно, из 8 рядов по 4 проволоки, лежащих друг над другом. Сталь-
ные проволоки удерживаются как в вертикальном, так и горизонталь-
ном направлении на расстоянии 5 мм друг от друга разделительными
прокладками. Пучок расположен в трубчатой оболочке из тонкой
листовой стали или же протягивается через отверстия в бетоне несу-
щей конструкции, после его твердения.
из
На рис. 105 показан в увеличенном масштабе торец бетонного
элемента с выступающими концами стальных проволок и установлен-
ным натяжным устройством. Металлическая оболочка, окружающая
пучок стальных проволок, переходит в конце бетонного элемента в
форму усеченной пирамиды 2, направляющей стальные проволоки 1
к распределительному и фиксирующему приспособлению 5, конструк-
ция которого, в зависимости от назначения, имеет различные формы.
Распределительное и фиксирующее приспособление состоит из ряда
Рис. 105. Натяжное устройство, по Маньель — Блатон
металлических пластинок, лежащих одна на другой и имеющих од-
но- или двухсторонние пазы трапециевидной формы (см. рис. 104, е).
Между отдельными пластинками укладываются тонкие металличе-
ские прокладки, предохраняющие проволоки от трения при их натя-
жении. Изображенное в правой части ри-с. 105 натяжное устройство
состоит из натяжной рамки 4, по продольным стержням которой
скользит пластинка 5, которая с помощью нажимных рычагов 6 упи-
рается в бетонный элемент. Между этой пластинкой и концевой по-
перечиной 7 рамки расположен домкрат 8, Другая поперечина 9
имеет клиновидные шлицы 10 для анкеровки стальных проволок 1.
Для натяжения в каждом пазу задней поперечины 9 натяжной рамы
с помощью клиньев 11 анкеруются по две стальные проволоки. Затем
пускается в ход домкрат, двигающий раму в направлении, показан-
ном стрелкой, и таким образом производится натяжение обеих заан-
керенных стальных проволок. Когда осуществлено натяжение, обе
проволоки крепятся клиньями 12 <в пазу распределительного и фикси-
рующего приспособления 5, и после прекращения работы домкрата
у задней поперечины рамы высвобождается клиновая анкеровка.
Эта последовательность операций повторяется по числу пар проволок.
В зависимости от количества стальных проволок может быть достиг-
нута любая величина напряжения.
Натяжение стальных проволок, осуществляемое при помощи дом-
крата, может быть измерено по их удлинению или по динамометру,
включенному между натяжной рамой и натяжным приспособлением.
Еще несколько лет тому назад пучки стальных проволок, как пра-
вило, укладывались в трубчатые оболочки из легкого металла [98].
Этот способ обладал существенными недостатками: такие оболочки
стоили дорого, весьма сложно было плотно соединять швы, чтобы не
114
просачивался раствор, укладка изогнутых пучков и трубчатых обо-
лочек была также затруднительна, между бетоном несущей конструк-
ции и нагнетенным в оболочку раствором не было прямого оцепления.
Поэтому, чтобы устранить эти затруднения, стали применяться мас-
сивные стальные сердечники, которые укладывались в бетон и извле-
кались после его твердения. Этот прием оказался пригодным для пря-
молинейных, но не для изогнутых пучков. В последнее время вместо
стальных применяются пустотелые резиновые сердечники прямо-
угольного сечения. Такие сердечники изготовляют двух стандартных
поперечных сечений: 50X53 мм и 70 Х53 мм, с продольными отвер-
стиями диаметром 30 мм. Комбинация двух сечений дает возмож-
ность получить полости с минимальным сечением 50 X 50 мм и более.
Для повышения механической прочности резиновых сердечников в их
пустоты диаметром 30 мм вкладывают оцинкованные трубки.
С помощью сердечников были изготовлены балки длиной 48 мг
Как правило, сердечники могут извлекаться через 1—3 часа после
укладки бетонной смеси, но можно извлекать их и через 2 недели.
В своей книге1 М а н ь е л ь не только описал основные признаки
й особенности бельгийского способа напряженного армирования, но и
привел Подробные данные о многочисленных опытах над предвари-
тельно Напряженными балками, а также примеры расчета предвари-
тельно напряженных несущих конструкций.
Возможность укладки арматурных пучков в пустотах, оставлен-
ных в бетоне, представляется сомнительной, особенно при изогнутых
пучках, так как предварительное натяжение может быть удовлетво-
рительным только тогда, когда трение между арматурой и бетоном
сведено до минимума. Трение стали о сталь составляет лишь около
12°/о поперечного давления (радиальной силы), тогда как при уклад-
ке пучков стальной проволоки в пустотах бетона, т. е. при трении ста-
ли о бетон, следует считать, что величина трения составит 50—100%
от поперечного давления (радиальной силы) [99}.
5—32. Способ натяжения Франки — Смет (Framd — Smet}
При этом способе стальные проволоки диаметром 5 и 7 мм соби-
раются в пучки, концы которых в отдельности заклиниваются в кони-
ческих отверстиях анкерных пластин. Натяжению, как правило, под-
вергается пучок, который не должен содержать слишком большое
число стальных проволок; это число должно быть ограничено миниму-
мом, с тем чтобы можно было достигнуть равномерного натяжения
во всех одновременно напрягаемых стальных проволоках [100]. Кон-
струкция клиньев (рис. 106) и сорт стали для них были предметом
детального изучения. Необходимо было изыскать такую форму
клиньев и такой материал, которые давали бы возможность легко
заклинивать и были бы наименее восприимчивы к механическим воз-
действиям.
1 Magnel. -Le Beton Precontract, Гент (Бельгия), 1948, Editions Fecheyr.
Magnel, Prestressed Concrete, Лондон, 1950, Concrete Publications Ltd.
115
Арматурные пучки располагаются в трубчатых оболочках из тон-
кой; листовой стали. Концы оболочек входят в конические каналы в
теле бетона. Отдельные проволоки удерживаются в оболочках фикса-
торами и муфтами. Вместе с тем муфты используются для стыкова-
ния оболочек.
Вид спереди
Рис. Ю6. Конструкция анкеровки напрягаемых проволок, по Франки — Смет:
а—продольный разрез; б—разрез по элементу напряженной арматуры с клином;
в—разрез Д/; г—вид А1; д—разрез А2; е—разрез по АЗ; 1—клин; 2—двенадцать
натянутых протолок: 3—распределительное кольцо; 4—анкерная плита
В коническом канале бетонного тела проволоки расходятся и про-
ходят сквозь отверстия в анкерной пластине, которая опирается на
стальное, заделанное в бетон кольцо, для распределения давления.
В середине анкерной пластины имеется отверстие большего размера
для крепления и центрирования натяжного устройства. После натя-
жения и анкеровки стальных проволок через центральное отверстие
анкерной пластины в пустоты оболочек нагнетается цементный рас-
твор.
Этот способ был проверен и испытан на ряде опытов, проведенных
в статических и динамических условиях работы балок.
При всех испытаниях разрывы проволок происходили вне анке-
ровки. Ни в одном случае анкерные пластины не деформировались
и скольжения проволок или клиньев в анкерной пластине не наблю-
далось.
Испытание четырех балок пролетом до 110 ле, армированных тремя
пучками по 10 проволок 0 5 мм, напряжение в которых доведено до
10 000 кг!см2, дало следующие результаты:
'№ балки Возраст бето- на, дни Прочность бе- тона, кг/см* 1 Прогиб в середине балки под нагрузкой, мм Нагрузка при первой трещи- не, кг Запас прочно- сти при трещи- не Разрушающая нагрузка, кг Запас прочно- сти при разру- шении 1
при экс- плуатаци- онной на- грузке первая трещина разруше- шение
I 30 363 355 8,47 19,31 98,5 7500 1,77 11530 2,5
II 34 540 529 6,74 21,91 — 8 500 1,96 13850 2,98
III 44 392 345 6,22 14,82 — 7 000 1,67 14750 3,22
IV 80 476 6,73 17,04 — 7 000 1,67 — —
92 461 7,35 14,75 — 6 000 1,48 — —
Л6
Для балки IV верхние цифры- относятся к образованию треШин
до проведения динамических испытаний, а нижний ряд — после
испытания. Запас прочности в балках после проведения динамиче-?
ских испытаний снизился примерно на 111 ,4°/о.
Динамические испытания на усталость заключались в том, что
балки подвергались переменным нагрузкам при 250 циклах в минуту
и минимальной нагрузке 3 000 кг и максимальной нагрузке 5 750 кг.
Балка выдержала 1 000 000 циклов без появления трещин.
Позднее были проведены подобные же испытания над балками
пролетом 34,33 ле, результаты которых [100] в книге не приводягся.
5 — 4. ШВЕЙЦАРСКИЙ СПОСОБ НАПРЯЖЕНИЯ В. В. R. V.
Швейцарский способ предварительного напряжения В. В. R. V.
получил свое название по начальным буквам фамилий участников его
разработки инженеров: М. Биркенмайер (М. Birkenmaier),
А. Б р ан дес т и н и (A. Brandestini), М. Р. Рош (М. R. Ros) и
К. Фогт (К- Vogt) [101]. Способ и применяемое оборудование за-
патентованы в Швейцарии [102] и в других странах.
Данный способ предварительного напряжения состоит в том, что
для натяжения и анкеровки арматуры железобетонных конструкций
напрягаемые стальные проволоки концами своими крепятся к общему
анкерному устройству и с помощью натяжного приспособления,
приложенного к одному или к обоим анкерам, подвергаются сов-
местному общему натяжению, а сами анкеры упираются в бетон
конструкции.
Показанное на рис. 107 натяжное приспособление состоит из гид-
равлического домкрата 11, поршень которого приводится в движение
Рис. 1D7. Натяжное устройство B.B.R.V. старая конструкция
насосом 13. Для контроля натяжения служит манометр 14. Через
центральное отверстие, поршня 12 проходит тяговый болт 5, который
вне домкрата имеет разъемное (например, завинчиваемое) соединен
ние с цилиндрическим анкером 5, снабженным наружной резьбой:
Другим концом тяговый болт 8 через тайку 10 упирается в пор-
шень 12. Между бетоном конструкции и домкратом находится решет-
чатая или снабженная окнами трубчатая деталь 9, которая приле-
гает к подкладке 6.
117
Расположенные в трубках 3 и 4 стальные проволоки 1 толщиной
5 мм обладают прочностью от 16 000 до 17 000 кг!см2. Все проволоки
по отдельности заанкерены в приспособлении, состоящем из отрезка
толстостенной трубы, днище которого имеет многочисленные отвер-
стия для продевания стальных проволок. Анкеровка натягиваемых
стальных проволок происходит за счет тою, что каждая из них имеет
на конце высаженную (например, сплющенную) головку, которая
просовывается через отверстия днища анкера 5, и таким образом по-
лучается ее опирание об анкер. На наружную крупную резьбу ан-
кера навернута гайка 7, которая служит для анкеровки стальных
проволок после их натяжения.
Напрягаемая арматура, состоящая из стальных проволок /, тру-
бок 3 и 4, анкера 5 и тайки 7, укладывается в бетон изделия. Для на-
тяжения арматуры тяговый болт 8 домкрата ввинчивается в анкер 5,
включается опорная деталь 9, и гайка 10г находящаяся на другом
конце тяговою болта 5, затягивается до плотного ее прилегания к
поршню 12 домкрата.
Затем пускается в ход домкрат, и стальные проволоки 1 подвер-
гаются натяжению. Для анкеровки стальных проволок затягивается
гайка 7, .навернутая на крупную резьбу анкера 5, до плотного при-
мыкания ее к подкладке 6. Таким образом отдельные проволоки ока-
зываются прочно и надежно натянутыми. Завинчивание гайки 7 про-
исходит сквозь отверстия опорной детали 9. При арматуре большей
длины, з следовательно, увеличенного пути натяжения анкер 5 без
гайки 7 утоплен в переходную трубку 3 и вытягивается лишь при на-
тяжении арматуры, а затем крепится путем навинчивания и подтя-
гивания гайки 7.
Натяжение стальных стержней, как правило, происходит поэтап-
но. После нескольких дней твердения бетона, во избежание усадоч-
ных трещин, производится небольшое начальное натяжение. Оконча-
тельное натяжение арматуры большей частью несколько выше, чем
теоретически требуемое. Это избыточное натяжение должно ликвиди-
ровать потери от трения арматуры в изогнутых трубках. Сила натя-
жения контролируется манометром, установленным на домкрате, или
тензометром у тягового шпинделя. Стальные проволоки подвергают-
ся натяжению до 11 000 кг1см2. Это натяжение соответствует удли-
нению стальных проволок на 5,5 мм/м.
После завершения натяжения и анкеровки, т. е. после подтяги-
вания гайки 7, домкрат и опорная деталь снимаются. Для создания
связи между бетоном несущей конструкции и напрягаемой арматурой
в пустоты трубок нагнетается цементный раствор. Этот раствор, к ко-
торому предъявляются определенные требования, состоит из так на-
зываемою раствора «препакт», который отличается большим постоян-
ством объема за счет надлежащего подбора составляющих компонен-
тов и добавки вещества, способствующего инъекции. Так как при
нагнетании раствора не должна выступать избыточная вода, то водо-
содержание раствора очень невелико. Вод ©цементное отношение рав-
но ’Примерно 0,4. У концов арматуры, а также в местах перегибов
устроены патрубки для выпуска воздуха. Раструб трубки 2 на пере-
ходе к трубкам 3 у подвижных концов образует дополнительную ан-
керовку стальных проволок. Стальные проволоки вместо расплющи-
вания .{высадки) их головок могут крепиться в анкере путем залив-
ки в него массы, состоящей из раствора, цинка, свинца или тому по-
добных материалов. Так как в. этом случае анкеровка обусловли-
вается сцеплением, то заливаемые концы стальных проволок целе-
сообразно гофрировать, чтобы избежать их проскальзывания.
Кроме этого, стальные проволоки можно крепить в анкере с по-
мощью клиньев.
От анкерующей гайки 7 можно совсем отказаться, если анкер 5
сохраняет свое положение до отвердевания раствора, нагнетенного в
полость трубчатой оболочки.
(Подготовка и напряженное армирование по способу В. В. R. V.
непосредственно на месте работ производятся примерно в следующем
порядке.
Стальные проволоки для пучков, состоящих, как правило, из 42
штук 0 5 мм, поставляются заводом-изготовителем нарезанными
специальной машиной на заданную длину с гарантированной плос-
костью обреза, строго перпендикулярной к продольному направле-
нию проволок. Арматурные пучки изготовляются на месте работ. Со-
бираемые в пучок проволоки сперва протягиваются с одной стороны
через отверстия в днище анкера, так чтобы их концы выступали при-
мерно на Н м, с помощью специального станка они расплющиваются
(высаживаются). Одностороннее расплющивание 42 проволок тре-
бует около 5 минут. После расплющивания (высадки) анкер «выдви-
гается вперед, вплоть до плотного прилегания расплющенных голо-
вок к днищу анкера. Проволоки раскладываются в заданном поряд-
ке, собираются в пучок с определенными промежутками вокруг
короткого отрезка трубы диаметром около 12 alm и обертываются вя-
зальной проволокой. На этот пучок стальных проволок надвигаются
трубчатые оболочки: в первую очередь—переходная трубка с прива-
ренной подкладкой, а затем — прочие трубки-оболочки, которые име-
ют длину 6 м. Стыки уплотняются муфтами. Последним надвигается
отрезок трубы длиной около 2 м, имеющий несколько больший диа-
метр, через который могут проходить остальные трубки, с тем, чтобы
после того, как будет надвинута переходная трубка и заправлен ан-
кер, пучок смог свободно выдаваться приблизительно на 1 м для
расплющивания концов стальных проволок. После расплющивания
концов проволок анкер отодвигается до прилегания расплющенных
головок к днищу и переходной трубке. Готовый арматурный пучок из
42 отдельных проволок, весом около 75 кг, укладывается в опалубку
и удерживается в заданном положении хомутами. Очертание уложен-
ной пучковой напряженной арматуры должно соответствовать эпюре
изгибающих моментов:
Бюро В. В. R. V. разработало также конструкцию, в которой эле-
менты натяжения опираются на инъектированный раствор (рис. 108).
Анкерная головка 4 расположена в довольно длинном концевом от-
резке оболочки 5, который забетонирован в часть конструктивного
элемента 1, армированную спиралью из круглой стали 2. Во внутрен-
119
нюю резьбу анкера ввернут тяговый шпиндель 6, связанный через
соединительную гайку 7 со шпинделем домкрата 8. Домкрат 9 со ста-
ниной 10, снабженной боковыми прорезями, опирается через под-
кладку 11 и резиновую прокладку 12 на предварительно напрягаемый
конструктивный элемент. Перед пуском домкрата плотно подтягивает-
ся контргайка 13, навернутая на шпиндель. При пуске домкрата ан-
кер движется. Конечный отрезок оболочки настолько длинен, что ан-
кер и после натяжения стальных проволок остается внутри него.
Рис. 108. Натяжное устройство B.B.R.V., новая конструкция
Сообщаемое натяжение удерживается установочным кольцом 14, что
и дает возможность удалить домкрат. Затем в трубку 15, в которой
расположены натягиваемые проволоки 3, нагнетается цементный рас-
твор. После твердения раствора тяговый шпиндель с упорной гайкой
может быть удален, так как анкер опирается на слой нагнетенного
раствора.
5 — 5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН В АНГЛИИ
5—51. Способ натяжения Ли — МакКолл
Созданный и распространенный в Англии способ предваритель-
ного напряжения похож на немецкий способ «дивидаг». При этом
способе применяются стержни из высокопрочной стали марки Ф е-
никс — МакАллой и используется высокопрочный бетон [103,
104].
Указанная сталь имеет прочность на растяжение от 10 000 до
11 000 кг!см2 и предел текучести от 9 000 до 10 000 кг/см2. Рекомен-
дуемое натяжение стальных стержней должно составлять 6 800 —
8 000 кг!см2. Модуль упругости при нормальном натяжении равняет-
ся приблизительно 1 730 000 кг!см2. Сталь не обнаруживает явлений
ползучести. Она поставляется в виде стержней диаметрами от 12
до 28 мм и длиной до 20 лг; при этом стержни длиной свыше 12 м
составляются из двух или более стержней и используются стяжные
муфты.
Как показано на рис. 109, концы стержней снабжены тонкой спе-
циальной резьбой 1 для анкерующих гаек 2*. Анкерные пластины 3
забетонированы в конструктивный элемент или вставлены в его ка-
* Для более равномерного распределения усилий между витками этой нарезки
ее глубина возрастает постепенно, вследствие чего первые витки включаются в
работу только после некоторой деформации стержня, и скольжение концов, за-
щемленных в действующем анкере, очень невелико. Прим. ред.
120
налы. У одного или обоих торцов элемента выступают концы сталь-
ных стержней, снабженные резьбой для присоединения натяжного
устройства. Неточности стержней после их удлинения выравниваются
шайбами 4.
Рис. 109. Элемент напряженной арматуры системы Л и—М а к-
ко л л
Бетон в возрасте 28 дней должен обладать минимальной проч-
ностью 420 кг/см2. При заводском изготовлении сборных железо-
бетонных деталей эта величина может быть повышена до 500 кг!см2.
Чтобы увеличить оборачиваемость опалубки, бетон пропаривается и
добавляются ускорители твердения.
Стальные стержни располагаются в каналах, устраиваемых в теле
бетона. Чтобы образовать эти каналы, в опалубку закладываются
резиновые шланги со стенками толщиной 3—4 мм, их наружный
диаметр примерно на 6—10 мм больше диаметра арматурного сталь-
ного стержня. Для создания жесткости резинового шланга в него
может закладываться стальной стержень или трубка. Шланги извле-
каются примерно через 4— 12 часов после бетонирования. Если бе-
тон пропаривается, то резиновые шланги извлекаются из него зара-
нее.
Каналы могут создаваться также надувными резиновыми шланга-
ми, которые после выпуска из них воздуха, легко извлекаются.
При изготовлении коротких строительных деталей пустоты обра-
зуются стальными стержнями или трубками, покрытыми слоем смаз-
ки. После бетонирования через 1—3 часа их слегка расшатывают, а
через 4—6 часов удаляют совсем. Такой прием может быть с успехом
использован и для конструкций или деталей длиной до 9 м.
В особых случаях для оболочек стальных стержней могут исполь-
зоваться трубки из легких металлов, из синтетических материалов
или из ‘Картона. Помимо этого, стальные стержни, во избежание сцеп-
ления их с бетоном, могут обертываться бумагой или обмазываться
массой, препятствующей сцеплению.
Через 2 — 3 дня после бетонирования производится частичное на-
пряжение, а через 5 — 7 дней, когда прочность бетона дойдет до 85°/о
от минимальной прочности в возрасте 28 дней, осуществляется пол-
ное предварительное напряжение конструкции.
Для натяжения стальных стержней служит 42- или 45-тонный
домкрат, соединенный с ручным гидравлическим насосом. Домкрат
и насос смонтированы в виде передвижного агрегата, причем дом-
крат может переставляться по высоте (рис. НО). Для натяжения
121
вертикальных стержней домкрат может быть подвешен и в верти-
кальном положении.
Рис. ПО. Передвижное натяжное
устройство на тележке
Схема домкрата и насоса показана на рис. 111. К насосу 1 при-
соединен манометр 2. Через шланг 3 насос связан с домкратом 4,
который с помощью стоек 5 упи-
рается на опорную плиту 6. Пор-
шень домкрата через промежуточ-
ные детали 7 и 8 и поперечный клин 9
соединен с концом 10 напрягаемого
стержня, снабженного резьбой. Ког-
да стержень доведен до полного на-
пряжения, гайка 11 затягивается, и
производится анкеровка. Затем дом-
крат освобождается от стержня.
Благодаря непосредственной анке-
ровке потерь напряжения из-за
скольжения стержня при снятии
домкрата не возникает. У домкрата
может быть устроена шкала, позво-
ляющая вести непосредственный от-
счет удлинения напрягаемого стерж-
ня. Отсчитанная длина X представ-
ляет собой сумму удлинений стерж-
ня и величины обжатия бетона.
Для облегчения подсчетов со-
ставлена таблица, в которой величи-
ны X вычислены для стержней раз-
личных размеров по формуле:
де +
I — длина стрежня, см;
fs—напряжение, сообщенное стержню (6800 кг/см2);
fc —напряжение в бетоне, окружающем стержень (175 кг/см2);
Es — модуль упругости для стали Феникс — МакАллой
(1750000 кг/см2);
Е — модуль упругости бетона (около 350 000 кг!см2).
Рис. 111. Схема натяжного устройства
122
Приближенная величина X при указанных данных будет равна
около 1/г длины стержня.
После натяжения стальных стержней в полости (каналы) нагне-
таетоя раствор. Для обеспечения полного заполнения перед нагне-
танием раствора каналы промываются водой.
Предварительно напряженная деталь по системе Ли — Мак-
Колл может -быть изготовлена цельной конструкцией либо из от-
дельных частей, соединенных в одно целое путем натяжения
стержней.
Согласно другому британскому предложению [106}, анкеровка на-
навертываемых стержней должна накатываться, а не нарезаться.
Очевидно, такой способ изготовления резьбы не оправдал себя для
стали Феникс — МакАллой, так как в новых литературных
источниках и в наставлении изобретателя к его способу о нем боль-
ше не упоминается.
5—52. Анкеровка стальных проволок с помощью клиньев
Согласно другому британскому предложению [106], анкеровка на-
прягаемых проволок осуществляется с помощью клиньев. Проволо-
Рис. 112. Клиновая анкеровка с
помощью ребристых клиньев: а—
продольный разрез по анкерной
головке; б—вид спереди анкерной
головки; в, г, д, е, ж, з—различ-
ные конструкции анкеровки при
одной или нескольких проволо-
ках
ки 2 (рис. 112) протягиваются через коническое отверстие 3 цилин-
дрического-анкера Z и после натяжения защемляются клин-ом 4. При-
легающая к проволоке плоскость клина, чтобы обеспечить прочную
123
анкеровку, снабжена поперечными ребрами, образующими пиловид-
ный зубчатый .профиль. Смотря по количеству анкеруемых проволок,
клин имеет одну или несколько ребристых поверхностей сцепления и
соответственное поперечное сечение. Треугольное поперечное сече-
ние клина при расположении по одной стальной проволоке между
анкером и поверхностью сцепления клина дает прочное крепление
арматуры. Насколько этот способ анкеровки практически зареко-
мендовал себя, установить не представилось возможным. Существу-
ет опасение, что из-за прижимной силы остроконечных ребер клина
получаются вмятины в стальных проволоках, (которые значительно
понижают их долговечность, в особенности при недостаточном
сцеплении их с бетоном.
5—6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
В ШВЕЦИИ
К. Форесе л л (С. Forssell) исследовал конструкции из обыч-
ного железобетона и установил, что ряд их элементов, в частности,
анкеровка арматуры, не обеспечивает достаточную прочность и на-
дежность. Задачу улучшить анкеровку Форсселл решил, предло-
жив специальное кольцо. Конструкция кольца разработана и предна-
значена не для анкеровки напряженной арматуры, а для обыкновен-
ной арматуры из высококачественной стали, укладываемой в опа-
лубку. Такие анкерующие кольца позволяют повысить допускаемые
напряжения для стальной арматуры железобетонных сооружений,
что дает возможность уменьшить размеры строительных конструк-
ций и увеличить их экономичность. Сталь, для которой были разра-
ботаны эти анкерующие кольца, является холоднотянутой сталью
марки Н. I. S.-70 шведского металлургического завода X а л ь м-
стаде Иернверк (Halmstads larnverk)..В необработанном со-
стоянии эта сталь имеет предел текучести порядка 4 000 кг/см2 и
удлинение около 15%. Высокий предел текучести—7 000 кг!см2 —
достигается за счет холодной обработки, т. е. вытяжкой стержней
примерно на 5%.
Об анкерных кольцах Фор с селла сообщается более подробно-
потому, что они могут применяться и для анкеровки напрягаемой
арматуры, что и было осуществлено на опытных предварительно на-
пряженных балках.
Диаметр анкерного кольца выбирается такого размера, который
требуется для удержания арматуры в бетоне с достаточной сте-
пенью надежности. Согласно данным проведенных опытов, анкерное
кольцо толщиной 20 лш, имеющее внутренний диаметр в три разк
больше этой толщины, при бетоне марки 250 кг/см2 в состоянии
передавать напряжение в 12 000 кг!см2. Круглая арматурная сталь
и анкерное кольцо могут соединяться различным образам, например,
путем расплющивания конца стального стержня или же сваркой.
Особенно целесообразно крепить кольцо одним или несколькими
клиньями [107, 108, 109], которые натягиваются на заводе при хо-
лодной вытяжке стального стержня или забиваются на месте работ.
124
На рис. 113 показано анкерное кольцо с тремя клиньями. Отвер-
стие кольца имеет коническую ф^рму. Наружная поверхность кли-
на—также коническая и гладкая, чтобы он мог скользить по внут-
ренней поверхности кольца. Внутренняя поверхность клина—рифле-
ная, благодаря чему он хорошо может удерживать арматурный-
стержень.
Как уже было упомянуто выше, на практи-
ке предварительно напряженные железобетон-
ные сооружения с применением стали марки
Н. I. SI.-70 не были осуществлены. Предвари-
тельное Напряжение осуществлять не было не-
обходимости, так как при допускаемом напря-
жении в 4000 кг!см2 трещинообразование не-
значительно.
В лабораторных условиях Форсселл изго-
товлял железобетонные балки с предваритель-
но напряженной арматурой из стали марки
Н. I. S.-70 двумя способами.
В первом "случае напряжение арматуры
создавалось путем нагрева стального стержня,
который после охлаждения, в силу своего
стремления возвратиться к своей первоначаль-
ной длине, оказывал известное давление на
бетон.
Рис. 113. Клиновая
анкеровка, по Форе-
се л л у, состоящая
из трех частей
Во втором случае балки нагружались до
появления в арматуре напряжения от
5 000 до 6 000 кг!см2, так что в бетоне образо-
вались трещины, которые заполнялись текучей
(имеющейся в продаже в Швеции) смолой,
известной под названием «Марком-9» («Маткот 9»). «Марком-9»
представляет собой ненасыщенную полиэфирную смолу
с добавкой катализатора, состоящего примерно из 2/3 бензоил-перок-
сида и ь/з диметил- или диэтилфталата и пасты, ускоряю-
щей твердение массы. Масса обладает большей текучестью, чем во-
да, и поэтому легко проникает в волосные трещины. Заполнению
трещин может способствовать их раскрытие благодаря созданной
перегрузке. Уже через час после заполнения масса становится на-
столько твердой, что нагрузка с балки может быть снята. Бетон
балки при этом, приобретает предварительное напряжение, которое
тем больше, чем выше была нагрузка, примененная для раскрытия
трещин. В сообщении по поводу способа устранения трещинообра-
зования в железобетонных конструкциях Форсселл говорит, что
нагрузка, возникающая при предварительном напряжении против
образования трещин, оказывает влияние на соседние части бетона
я может закрывать там тонкие трещины, которые не были заполне-
ны. При заполнении трещин указанным способом промежуточные
тонкие трещины могут закрываться за счет предварительного напря-
жения и оставаться закрытыми под воздействием рабочей нагрузки.
Может оказаться целесообразным при производстве железобе-
125
тонных работ учитывать образование трещин, т. е. ограничивать
трещинообразование определенными зонами, так чтобы получились
по возможности немногочисленные, но широкие трещины.. С этой
целью арматура на 'известных участках может иметь увеличенное
,сечение или же на тех участках, где образуются трещины, могут
устраиваться рабочие швы.
Способ предварительного напряжения железобетонных конструк-
ций путем заполнения трещин может применяться как,на существ
вующих, так и на новых сооружениях при всех видах армирования.
Раскрытие и заполнение трещин может происходить во всякое -вре-
мя. Особенно целесообразно проводить эти операции после заверше-
ния усадки и ползучести бетона.
5—7. РАЗВИТИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
С НАТЯЖЕНИЕМ АРМАТУРЫ НА БЕТОН В ИТАЛИИ
По сообщению Нейманна (Neumann) [110], предварительно
напряженный железобетон рассматривался в Италии продолжитель-
ное время только с теоретической стороны. Ученые занимались воп-
росами, практическое значение которых должно было обнаружиться
лишь впоследствии. Например, Колонетти (Colonetti) посвятил
свои работы исследованию пластичности бетона, Сестин и (Ses-
tini) —изучению усадки бетона и Ф р *а н к о Л е в и (Franco Levis)—
исследованию явлений, возникающих при предварительном напря-
жении.
•Первые железобетонные предварительно напряженные конструк-
ции в Италии осуществлены в 1948 г. по способам Фрейсси не и
Маньель—Б л а тон. Для стендового производств1а получил рас-
пространение способ Хойера.
В то время, как теоретическая разработка и исследования всех
вопросов, связанных с развитием предварительно напряженного же-
лезобетона, являются заслугой инженеров Колонетти, Франко
Леви и Че стелл и—Г в и д и (Cestelli—Guidi), то его практиче-
ское применение связано с именами инженеров Моранди (Мо-
randi) и Ринальди (Rinaldi). Перу Ч е с т е л л и—Г в и ди при-
надлежит и первая итальянская книга «Cemento armato precompres-
so» («Предварительно напряженный железобетон») [111], которая
освещает теоретические вопросы предварительно напряженного же-
лезобетона.
Моранди, наряду с другими инженерами, после детального
изучения .проблемы натяжения и анкеровки арматуры в предвари-
тельно 'напряженных деталях и конструкциях пришел к убеждению,
что простейшей и наиболее эффективной является анкеровка сталь-
ных проволок с помощью клиньев [112]. Он работал над созданием
простого способа и оборудования, удобных в обращении и. дающих
возможность выполнять ряд операций, обеспечивающих не только
постепенное увеличение напряжения арматуры, но и последующее
натяжение арматуры для компенсации потери напряжения из-за
ползучести и усадки бетона. Число одновременно напрягаемых про-
126
Рис. 114. Натяжное устрой-
ство системы Моранди:
а—общий вид; б—анкерная
головка с поперечным сече-
нием проволок и клиньев;
в, г и д—продольные и по-
перечные сечения клиньев
волок должно быть ограничено минимумом, с тем чтобы можно было
достигнуть равномерного удлинения всех проволок. Поверхности со-
прикосновения между клиньями и анкерами должны обеспечивать
равномерное распределение напряжений и легкое расклинивание
стальных проволок.
На рис. 114 показано разработанное Моранди натяжное при-
способление [ИЗ]. В подкладную анкерную пластину 2, распределяю-
щую давление, упирается анкер 1 в виде
цилиндра, снабженного отверстиями для
пропуска и анкеровки стальных прово-
лок 3. В каждое отверстие заводится па-
ра стальных проволок и в продольных
стенках каждого отверстия устроены два
диаметрально противоположных, точно
сходящихся паза. В эти пазы заклады-
ваются обе проволоки каждой пары и за-
жимаются с помощью цилиндрической
клиновой детали 4, имеющей пазы, соот-
ветствующие пазам продольной стенки.
Клинья удерживаются только за счет тре-
ния о стальные проволоки и не соприка-
саются со стенками отверстий.
Особенностью этого натяжного при-
способления является то, что одновре-
менному натяжению подвергаются толь-
ко две пары стальных проволок. Отсюда
следует, что каждый анкерный блок и
каждый проволочный пучок кратен четы-
рем проволокам.
Для натяжения арматуры служит гид-
равлический домкрат, опирающийся на
анкер 1. Поршень 5 домкрата имеет го-
ловку 6 в виде полушария, к ней шарнирно прикреплена деталь 7,
очертание которой соответствует опорной поверхности. Шарнирное
крепление этой детали к поршню домкрата дает возможность авто-
матичёски выравнивать могущие возникнуть неравномерные удли-
нения проволочных пар. Клинья 10, прижимающие проволоки 3 к
детали 7, освобождаются под давлением, переданным через
концы рычагов 8 от винтов 9.
В 1952 г. Моранди улучшил и значительно упростил предло-
женное им натяжное приспособление [114].
Особого внимания заслуживает применение способа натяжения
Моранди в перекрытии большого помещения столовой (площадью
1500 м2) казармы ® Риме. Конструкция состоит из ряда двухстоеч-
ных рам, каждая пролетом 32,5 м и высотой 9,65 ж, установленных
друг от друга на расстояниях 4,75 м. Рамные ригели имеют пустоте-
лые сечения. Их стенки имеют толщину 9 см, верхняя плита 12 см,
а нижняя —9 см. Напряженная арматура каждой рамы состоит
из 6 пучков в ригеле и 4 пучков в ветвях; каждый пучок содержит
127
16 стальных проволок 0 5 мм прочностью 15 000 кг/см2. Ребра рам-
ных ригелей выполнялись из сборных деталей, имеющих выемки
для протягивания напрягаемой арматуры [ПО].
В Италии по способу Мор ан ди построено большое количество,
мостов с относительно небольшими пролетами (порядка 30—
40 м).
На международном конгрессе по предварительно напряженному
железобетону (8—13 сентября 1951 г.) Ринальди [115] охаракте-
Рие. 115. Анкерный клин со шлицами
ризовал преимущества натяжения и анкеровки одной, отдельно взя-
той стальной проволоки. В этом случае исключается зависимость
напряжений и анкеровки от распо-
ложения проволок, их числа и вели-
чины и мощности натяжного домкра-
та. Анкеровка должна состоять из
Рис. 117. Предварительно напряжен-
ные железобетонные балки ломаного
очертания на строительстве, нового
здания университета в Болонье
Рис. 1Ф6. Натяжной домкрат Ри-
нальди
металла и быть простой по конструкции и дешевой в изготовлении.
Этим требованиям удовлетворяет клин, изображенный на рис. 115.
Домкрат с двумя цилиндрами, расположенными сбоку от проволок,
128
и возвратными пружинами поршней, примененный Ринальди
для натяжения отдельных проволок, показан на рис. 116 [116).
Интересными конструкциям!и, выполненными Ринальди для
нового здания университета в Болонье, являются балки с дважды
ломаным очертанием и пролетом 14, 25 м (рис. 117). Чтобы более
точно установить поведение и несущую снююрбность такой балки,
был изготовлен и напружен до разрушения ее опытный образец. Бал-
ки имеют двутавровое сечение и высоту 0,75 м. Каждая балка со-
стоит из 6 сборных деталей из обычного железобетона, имеющих па-
зы для пропуска напрягаемых пучков и изготовленных в металли-
ческих формах. Напряженная арматура состоит из 5 пучков по 12
стальных проволок 0 5 мм. Заслуживает внимания спроектирован-
ная и построенная Ринальди винтовая лестница из предвари-
тельно напряженного железобетона (см. рис. 155).
5—8. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
С НАТЯЖЕНИЕМ АРМАТУРЫ НА БЕТОН В СОВЕТСКОМ СОЮЗЕ
А. П. Коров кин предложил особую конструкцию арматурных
пучков для предварительно напряженного железобетона с натяжени-
ем арматуры на 'бетон, которая получила широкое применение в
строительстве в Советском Союзе [4В). Арматура состоит из пучка,
включающего 3—&-мм проволоки из холоднотянутой углеродистой
стали, расположенные концентрически
в три слоя вокруг стержня-сердечника
толщиной от 6 до 12 мм (рис. 118). От-
дельные слои отделяются друг от дру-
га спиральной проволокой. Весь пучок
стальных проволок заключен в метал-
лическую оболочку из тонкой листовой
стали.
Арматурные пучки изготовляются
на месте работ. Отдельные стальные
проволоки подвергаются сперва пред-
варительной вытяжке при натяже-
нии 1500 кг/см2 и отрезаются на точ-
ную длину. Затем укладывается пер-
вый слой стальных проволок вокруг сер-
дечника, и с помощью навивочного
станка, изображенного на рис. 119,
оплетается спиралью. Тот же процесс
Рис. 118. Поперечное сечение
пучка напряженной арматуры,
по Коровкину
повторяется для второго и третьего слоев проволок. После этого на
пучок надевается металлическая оболочка, состоящая из отдельных,
слегка конических отрезков трубок, длиной каждой около 70 см, а
затем по обоим концам пучка — стальные стаканы. Концы проволок
с помощью надвинутого на пучок обжимного кольца загибаются и
анкеруются путем заполнения стального стакана высокопрочным бе-
тоном (рис. 120). Край днища стального стакана снабжен резьбой
для навертывания тягового болта натяжного устройства. Если пуч-
129
ки стальных проволок подвергаются натяжению только с одной
стороны строительной конструкции, то другой конец пучка прочно
анкеруется путем загиба проволок в теле конструкции (рис. 121).
Рис. 119. Навивочный станок для машинной оплетки проволокой
арматурных пучков: 1—шаблоны; 2—приводной шкив; 3—проволоч-
ная бухта; 4—навиватель; 5—приспособление для заправки конца
пучка; 6—тележка; 7—мотор
Рис. 120. Анкер по Коровкину:
1—стенка стакана; 2 — днище стакана;
3—сердечник круглой стали; 4 '— кониче-
ский стержень; 5—обжимное кольцо; 6—
резьба для натяжного домкрата
Рис. 121. Анкеровка конца пучка в
бетоне конструкции: 1—усиление
ребра; 2—поперечина; 3—кольцо
На рис. 122 показан продольный разрез натяжного устройства,
которое состоит из домкрата с «пружиной , обратного давления 1 и
патрубком гидравлики 2, поршня 3 с Муфтой для привертывания
130
к стальному станку арматурного пучка и опорной станины решетча-
той конструкции. Вес натяжного устройства — 120 кг. Оно может
развивать тяговое усилие около 60 т при ходе поршня 120 мм.
Рис. 122. Натяжной домкрат для натяжения арматурных пучков: /—на-
жимная пружина; 2—патрубок гидравлики; 3—тяговый поршень;
4—муфта; 5—станина
Благодаря натяжению пучков и связанному с этим удлинению
стальных проволок между днищем стального стакана и бетоном об-
разуется пространство, которое заполняется стальной шайбой с над-
резом. Силы натяжения,‘сообщаемые домкратом, в течение 3—5 ми-
нут держатся на уровне, повышенном по сравнению с требуемым по
расчету, а затем понижаются до последней величины.
Для нагнетания в трубки раствора через определенные проме-
жутки предусмотрены специальные тройники.
5—9. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
В АМЕРИКЕ
Применение предварительного напряжения бетона считалось в
Америке целесообразным только при возведении резервуаров и тру-
бопроводов с тем, чтобы избежать образования в их стенках трещин,
а следовательно, и неплотностей. В период между 1918 и 1951 гг.
было построено около 700 таких больших резервуаров. Для предва-
рительного напряжения резервуаров цилиндрического сечения была
разработана система «Preload», которая, начиная с 1943 г., по-
лучила широкое распространение.
Другие предварительно напряженные конструкции, имеющие
прямолинейное очертание, развивались в США медленно. Причина-
ми этого являются более высокая оплата труда, чем в Европе, а
также наличие достаточного количества других строительных мате-
риалов. И только на первом съезде США по предварительно на-
пряженному железобетону, состоявшемуся в Массачусетском техно-
логическом институте 14—16 августа 1951 г.л был проявлен интерес
к этому новому виду конструкций. На съезде с большим вниманием
был заслушан доклад Д. Ли (D. Lee — Англия) на тему «Высоко-
прочные стали для предварительно напряженного железобетона».
В США первый мост, при строительстве которого применялся
1311
предварительно напряженный железобетон, был Уолнат-Лейн
(Walnut Lane) в Филадельфии. Несущая конструкция, перекрываю-
щая три пролета моста и состоящая из свободно опирающихся балок
с пролетами 22 и 48 м, выполнена по бельгийской системе М а н ь-
е л ь—Б лат ом с арматурой из предварительно напряженных хо-
лоднотянутых стальных проволок 0 7 мм. Для каждой балки про-
волоки собраны в 4 пучка, по 64 в каждом.
Система предварительного напряжения и соответствующее обо-
рудование были разработаны фирмой Джон А. Рёблинг (John
A. Roebling’s Sons Corp). Фирма следила за снижением, расхода
сталц в европейских странах при производстве предварительно на-
пряженных железобетонных сооружений. Изучение европейских спо-
собов показало, что они неприменимы для американских условий из-
за различной оплаты труда и стоимости материалов. Поэтому на-
сущной задачей было снижение доли заработной платы в стоимости
предварительно напряженных конструкций [117].
В США для арматуры были применены пряди из стальных про-
волок, оцинкованных способом гальванизации; такая проволока,
свитая в пряди, в течение многих лет применяется для ви-
сячих мостов. Каждая прядь, свитая машиной, состоит из 7 или
более проволок, подвергнутых предварительной вытяжке силой, пре-
вышающей эксплуатационную нагрузку. Концы арматуры для
анкеровки снабжены цилиндрическими толстостенными короткими
трубчатыми элементами с резьбой для привертывания натяжных
домкратов и анкерующей гайки (так называемые тянутые гильзы —
«trulocks»). Эти анкерные устройства трех типов сконструированы
для прядей различных толщин (рис. 123). Во избежание их сцепле-
ния с бетоном они снабжены оболочкой из бумаги или ткани, а
проникновению бетона в металлическую трубку, заключающую в се-
бе анкерное устройство, препятствует пробка из бумаги, ткани или
другого подобного материала. Так как анкерные устройства не бето-
нируются, то в любой момент можно контролировать напряжение в
арматуре и ее дополнительное натяжение.
В 1948 г. по способу фирмы Рёблинг была выполнена проез-
жая часть висячего пешеходного моста через р. Делавэр. Стержни
напряженной арматуры 012,7 мм были уложены в оболочки из кар-
тона. Резьбы по концам арматуры накатаны, этим не теряется пло-
щадь сечения. Плита проезжей части — сборная из 200 отдельных
деталей, каждая длиной 2,63 м и шириной 1,22 м. Отдельные детали
изготовлялись в заводских условиях, перевозились на место и там
монтировались. После протаскивания продольной арматуры, состоя-
щей из тросов толщиной 16 мм, швы между отдельными деталями
замоноличивались раствором и пряди натягивались.
Испытания прочности на сжатие плит толщиной 3,8 см показали,
что только при нагрузке в 11 т происходит разрушение плиты на
участке диаметром 15 см. У висячего автодорожного моста через
Рио Паз между Гватемалой и Сальвадором плита проезжей части
состоит из 224 пустотелых предварительно напряженных сборных
железобетонных деталей длиной 6,60 м, шириной 53 см и высотой
132
30 см. в виде балок снабжены рядом -поперечных ребер жест-
кости, которые одновременно, через промежуточные чугунные опор-
ные седла, служат опорами для арматуры натяжения параболиче^
ского очертания, состоящего из шестнадцати миллиметровых прово-
лочных стальных прядей. В продольном направлении проезжая
Рис. 120. Анкерные приспособления фирмы Джон А. Рёблинг
часть предварительно напряжена посредством 8 прядей диаметром
32 мм, равномерно распределенных над сечением моста.
Мост наибольшей протяженности, предварительно напряженный
по способу Рёблинг, построен близ Тринидада через р. Канзас;
Мост имеет общую длину 116 м, средний пролет 63 м и два крайних
пролета-консоли по 13,5 м. Арматура состоит из 112 гальванизиро-
ванных прядей толщиной 25 мм, расположенных по параболе в cg-=
ответствии с эпюрой моментов, и протянута вверх через опоры.
Чытыре особо тяжелых балки были выполнены при постройке га-
ража Баррит-Лик в Сан-Франциско. Форма и нагрузка этих балок
показаны на рис. 124. Пряди балки С, чтобы воспрепятствовать сцеп-
лению с бетоном, были смазаны и обернуты бумагой. Другие балки
после смазки были заключены в секционные гибкие оболочки [118].
Фирма Прмстресд Конкрит (Prestressed Concrete-Corp.)
в Канзас Сити разработала тип арматуры, которая имеет большое
сходство со Швейцарской напряженной арматурой В. В. R. V. Ар-
матура эта стала известной под названием арматурных пучков
«strecson»; принцип ее устройства состоит в анкеровке стальных
133
проволок с расплющенными концами в анкерующих деталях и пла-
стинах для распределения давления, передающегося на бетон. Пуч-
ки «strecson» изготовляются заводским, способом и могут уклады-
ваться в конструкции на месте производства работ в совершенно
головом виде без дополнительных затрат труда.
Каждый арматурный пучок «strecson» состоит из ряда стальных
проволок, которые заанкерены своими расплющенными концами в
цилиндрические детали, снабженные наружной резьбой, и имеет
'балки
Пропеты
и наеруки
ЗЫл
Поперечное
сечете близ
середины
Число прядей
Сила
натяжения, t
Сечение
прядей см9
28
28
1070
765
2150
2150
123
245
245
88
385 кг1слд через 28 дней, 420 кг1см2 при преднапряжении
Прочность
бетона
Рис. 124. Гараж Баррит-Лик в Сан-Франциско: а—план; б—разрез по А—А‘
в—нагрузка и поперечные сечения пяти предварительно напряженных желе-
зобетонных балок
оболочку, препятствующую сцеплению пучка с бетоном (рис. 125).
Проволоки диаметром 6 мм обладают прочностью около
17000 кг/см2. Они нарезаются на станке на точно заданные по длине
отрезки.
Для передачи на бетон сил, воспринимаемых проволоками /,
служат пластины 2, распределяющие давление и имеющие соответ-
134
ствующее число отверстий для протягивания через них проволок.
Проволоки проходят через анкерные детали 5, снабженные соот-
ветствующими отверстиями и наружной резьбой -для навертывания
домкрата. Если пучки подвергаются натяжению только с одного кон-
ца, то проволоки удерживаются в распределительной пластине без
применения в этом случае анкерной детали. После заводки проволок
в распределительную пластину и 'анкерную деталь их концы рас-
плющиваются. Затем пучки, закрепленные в распределительных
пластинах, расправляются на стенде.
Чтобы воспрепятствовать сцеплению проволок с бетоном, они
покрываются мастикой или размещаются в гибких трубках. Масти-
ка наносится на расправленный пучок, так как при этом наиболее
Рис. 125. Пучок напряженной арматуры: а—собран-
ные в пучок проволоки с высаженными головками;
б—натягивание проволок; в—покрытие защитной и
скользящей оболочкой; г—укладка пучков; д—натя-
жение пучков (вверху—перед натяжением; ниже—
после установки подкладки; еще ниже — домкраты
удалены, концы проволок с анкерной головкой забе-
тонированы); е—готовый к отправке пучок, сверну-
тый в кольцо
просто можно контролировать качество покрытия проволок масти-
кой. Для защиты слоя мастики пучок обертывается двойным слоем
ткани. Если применяются гибкие трубки, то отдельные их патрубки
и конические концевые отрезки надеваются .на проволоки перед за-
135
водкой их в распределительные пластины и анкерные детали. От-
резки трубок, включая и концевые, сваривают (или соединяют пай-
кой) после расправления пучков. После окончания перечисленных
операций арматура готова для укладки в конструкцию, и ее сматы-
вают в бухты 0 1,8 м для отправки на место работ.
На месте производства работ бухты разматывают и арматура
укладывается в опалубку >в обычном порядке. После бетонирования
Рис. 126. Изготовление железобетонных балок с на-
пряженной арматурой путем ее намотки
и твердения бетона пучки подвергаются натяжению. При использо-
вании гибких трубок в качестве защиты от сцепления в оставшееся
свободное пространство нагнетается цементный раствор.
Фирма Пристресд Конкрит занимается только изготовле-
нием арматуры. Укладка ее, натяжение и прочие операции выпол-
няются строительной организацией на месте производства работ.
Первым построенным предварительно напряженным железобе-
тонным мостом, в конструкциях которого применены пучки
«strecson», был мост Арройо-Секо.
Позднее такие арматурные пучки применялись для несущих ба-
лок здания большого универсального магазина в Лонг Биче.
Фирма «Preload Company, Jnc.» в Нью-Йорке разработала не-
сколько способов изготовления предварительно напряженных желе-
зобетонных балок. В качестве напряженной арматуры применяется
проволока. Балка обматывается напряженной проволокой, так же
как при изготовлении предварительно напряженных резервуаров.
Основное отличие этих способов заключается в том, что определен-
ное число-холоднотянутых, высокоуглеродистых проволок наматы-
вается под натяжением по периметру боковых и торцовых стенок
балки с уже отвердевшим бетоном и эта проволочная обмотка соеди-
няется с балкой путем нанесения защитного слоя торкретбетона.
Один из вариантов этого способа заключается в том, что сборные
железобетонные балки прикрепляются к горизонтальной плите, ко-
го
Рис. 127. Зажимное приспособление
для натяжения наматываемой прово-
локи
торая вращается со скоростью от 5 до 10 оборотов в минуту
(рис. 126). Наматываемая стальная проволока крепится с помощью
штыря в любой точке балки и при вращении плиты сматывается с
бухты; требуемое натяжение сообщается стальной проволоке зажим-
ным приспособлением, включен-
ным между проволокой бухтой и
балкой (рис. 127). Способ приго-
ден для изготовления балок дли-
ной до 17 м.
Балки длиной свыше 17 м ук-
ладываются непосредственно на
место и проволока, закрепленная
на балке одним своим концом, на-
матывается на продольные и тор-
цовые ее поверхности с помощью
самоходной вагонетки, соверша-
ющей движения вокруг балки.
Скорость движения вагонетки
примерно та же, что и у
вращающейся плиты. Этот вари-
ант проще, чем предыдущий, так
как отпадает необходимость пере-
мещать и вращать тяжелую же-
лезобетонную балку. Вагонетка
для наматывания проволоки мо-
жет также использоваться при
изготовлении балок меньших раз-
меров. Она обладает еще и тем
преимуществом, что может легко
и быстро перебрасываться с одно-
го объекта на другой.
Кроме этого, для балок больших пролетов, изготовляемых на
месте работ, можно использовать самоходное приспособление, ко-
торое движется взад и вперед по самой балке и одновременно нама-
тывает и натягивает арматурную проволоку по контуру продольных
и торцовых сторон балки.
В Южной Америке, согласно обзору 3. Ф ip <а н ж е т и ч (Z. Fran-
jetic) [119], предварительно напряженный железобетон получил зна-
чительное распространение благодаря тому, что там имеется цемент-
ная промышленность, но не развита черная металлургия; это создает
особую заинтересованность в экономии стали, которая может быть
получена путем применения предварительно напряженного железо-
бетона вместо обычных железобетонных и стальных конструк-
ций. Там уже создан ряд заводов сборных предварительно напря-
женных деталей и -проектируются новые. Однако собственных спосо-
бов предварительного натяжения нет; работы в основном произво-
дятся способом Фрейссине, Маньел ь—Б латона, Хойе-
ра и др. Плиты, детали перекрытий и балки изготовляются также
по швейцарскому способу В. В. R. V.
6. ВЛИЯНИЕ СИЛ ТРЕНИЯ
ПРИ КРИВОЛИНЕЙНОЙ АРМАТУРЕ
Как уже упоминалось, Леонгардт предложил для снижения
сил трения, возникающих между арматурой и трубчатой оболочкой
или стенкой канала, укладывать в этих местах арматуру на твердые
гладкие металлические подкладки.
В другом случае [92} было предложено при наличии изогнутых
элементов арматуры подвергать их сперва избыточному натяжению
Рис. 128. Неразрезная балка с основной системой арматуры, соответствующей
эпюре моментов
для преодоления возникающих сил трения, а затем спускать это на-
тяжение до требуемого уровня.
Госс л а р (Gosslar) [120] полагает, что величину потерь от тре-
ния большей частью трудно определить. Особенно неблагоприятно
это сказывается при многопролетных неразрезных балках, натяжение
арматуры которых может производиться только с обоих ее концов.
Во избежание потерь на трение в подобных конструкциях Г ос с л а р
предлагает располагать элементы арматуры так, чтобы они прохо-
дили прямолинейно или лишь с очень небольшой изогнутостью через
всю несущую конструкцию и чтобы последней была придана форма,
при которой основная система соответствовала бы эпюре моментов.
Получающиеся при этом выемки в балке над опорами могут быть
заполнены легким бетоном (рис. 128).
Учитывая существенное значение потери предварительного на-
пряжения вследствие трения в криволинейных элементах арматуры,
Сви да (Swid>a) [1.21] исследовал влияние сил трения на напряже-
ние в арматур* и на распределение бакового давления при предва-
рительном напряжении без сцепления арматуры с бетоном или с
138
Рис. 129. Железобетонная балка со
вспомогательным элементом для
погашения потерь от трения
последующим сцеплением. Он показал на основе расчета, что потеря
напряжения ©следствие трения не зависит от очертания криволиней-
ного элемента, а определяется только величиной угла изгиба и ко-
эффициентом трения р.
Церна (Zerna) [122, 267] предлагает для погашения потерь от
трения при натяжении арматуры в железобетонных элементах меж-
ду главной арматурой и стенками канала помещать скользящий
вспомогательный арматурный элемент, который при натяжении ар-
матуры стремится переместиться в направлении, противоположном
направлению натяжения. Рис.
129 поясняет этот способ. В ка-
нале 2 расположен элемент ар-
матуры /, состоящий из пучка
стальных проволок. Между ар-
матурным пучком и верхней ча-
стью канала закладывается
вспомогательный элемент 5, ко-
торый может состоять из не-
скольких проволок или же из
одной стальной полосы. Напря-
гаемая арматура заанкерена у одного конца 5 конструкции, а с друго-
го конца 4 подвергается натяжению по направлению стрелки А. При
натяжении на поверхности соприкасания (между арматурным пучком
и вспомогательным элементом образуются силы трения, в результа-
те действия которых происходит потеря напряжения. Если теперь
вспомогательный элемент подвергать натяжению в направлении
стрелки В до его скольжения, то между арматурой и вспомогатель-
ным элементом возникают силы трения, -которые действуют на нее в
направлении стрелки В и погашают силы трения, образующиеся при
натяжении. Силы трения, возникающие при натяжении вспомога-
тельного элемента, равны силам трения, вызываемым натяжением
арматуры. Так как при натяжении вспомогательного элемента арма-
тура удлиняется за счет силы трения, то и анкеры соответственным
образом должны быть переставлены.
Це-рн а считает, что благодаря применению этого способа силы
трения в канале совершенно утрачивают свое значение, так как они
автоматически погашаются, как только вспомогательный элемент
(который после натяжения арматуры извлекается и может быть
повторно использован) начнет скользить.
На этот способ погашения сил трения Церна сделал патентную
заявку.
7. ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
АРМАТУРЫ ИЛИ БЕТОНА
Как правило, натяжение арматуры производится гидравлически-
ми механизмами (домкратами). Более подробное описание на-
тяжных устройств здесь не приводится, так как оановые сведения
об их конструкциях и принципах действия были даны при описании
отдельных способов напряженного армирования. Настоящий же раз-
дел посвящен некоторым способам предварительного напряжения,
не имеющим широкого распространения.
7—1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗА СЧЕТ ИС-
ПОЛЬЗОВАНИЯ СОБСТВЕННОГО ВЕСА
Все разработанные способы, направленные на предотвращение
трещинообразования, обусловленного усадкой, ползучестью и малой
прочностью -бетона на растяжение, основаны на том, что сопротив-
ление растягивающим усилиям стальной арматуры железобетонных
конструкций больше, чем бетона. У растянутых железобетонных эле-
ментов трещины не образуются только в том случае, если арматура
доведена до определенной степени напряжения до бетонирования.
Среди способов предварительного напряжения железобетонных
конструкций особого -внимания заслуживает -метод напряжения ар-
матуры под действием ее собственного веса, т. е. без применения
внешних сил или других искусственных средств. Еще в 1914 г.
Шпангенберг (Spangenber.g) указал на то, что при бетониро-
вании моста или перекрытия небольшого пролета с жесткой армату-
рой последняя под действием веса подвешенной к ней опалубки при-
нимает соответственное очертание и испытывает предварительное
напряжение. По предложению Л а бе с a (Labes), для предвари-
тельного напряжения к стальным балкам, несущим опалубку и одно-
временно образующим арматуру, прикрепляются приспособления в
виде рычагов, которые вызывают их искусственное предварительное
напряжение.
В 1918-г. Маутнер (Mautner) -предложил изготовлять железо-
бетонные балки, армированные стальной висячей конструкцией;
140
при этом сперва монтируется конструкция, а затем бетонируется
сама балка, которая после твердения бетона приводится в горизон-
тальное положение или немного выгибается вверх с помощью дом-
кратов, опирающихся на нижний несущий пояс; затем шпренгельная
конструкция соединяется с нижним несущим поясом.
Для предотвращения образования и устранения имеющихся тре-
щин в несущих железобетонньк конструкциях Визинтини
(Visintini) рекомендовал подвергать их арматуру максимальной
нагрузке, а затем ее бетонировать.
Большое практическое значение имели предложения Ф и н с т е р-
вальдера, сделанные им в 1936 г. Они сводились к тому, чтобы
при изготовлении железобетонных балок, особенно балок железо-
бетонных мостов, добиться увеличения их пролетов при одновремен-
ном снижении веса конструкции. Предложенная им конструкция
представлена на рис. 130 в виде балки на двух опорах, разделенной
Рис. 130. Балка с затяжкой конструкции Финстервальдера
в середине пролета на две части, которые соединены между собой
шарниром. Работа балки, как единой несущей конструкции, обеспе-
чивается затяжкой /, расположенной под сжатой зоной
проезжей части, «преимущественно в пределах строительной высоты;
затяжка 1 заанкерена на опорах 2 и 3 в сжатой зоне балки. Затяж-
ка опирается на поперечные балки проезжей части через промежу-
точные катки 5 или качающиеся опоры. Благодаря наличию шарни-
ра 4 сама балка (без затяжки) не в состоянии воспринимать нагруз-
ку; эту роль как бы принимает на себя затяжка, работающая со-
вместно со сжатой зоной балки. Балке на ее середине около шарни-
ра 4 придается подъем, и после распалубливания она автомати-
чески напрягается. Величина напряжения не постоянна и сообра-
зуется с действием различной подвижной нагрузки.
Дальнейшие исследования показали, что по этому способу могут
быть изготовлены конструкции с большими пролетами в виде нераз-
резных балок на нескольких, преимущественно четырех опорах.
Средняя часть такой конструкции аналогична указанной выше, а
крайние пролеты отделены от средней части швами и соединены с
ней на опорах шарнирами. Кроме того, все части балки связаны и
объединены сквозной затяжкой. На рис. 131 показан продольный
разрез трехпролетной неразрезной железобетонной мостовой балки.
Балка состоит из четырех частей: /, 2, 3 и 4. Крайние пролеты пере-
крыты двумя одинаковыми внешними балками 1 и 4, из которых
каждая отделена сквозным швом от обеих частей средней балки 2
141
и 5 и связана с ними над опорами 5 и 6 шарнирами. В свою очередь
части средней балки 2 и 3 разделены швом и соединены шарниром.
Затяжка 7 проходит по линии а—б, между обоими торцами балки;
в крайних балках /, 4 она проходит в соответствующих каналах, а
в средней части балки—над катками или качающимися опорами.
Рис. 101. Балка Гербера с затяжкой конструкции Финстервальдера
Фи'нстервальдер применил способ автоматическою пред-
варительного напряжения арматуры ю последующим ее бетонирова-
нием и для решетчатых ферм [127, 128}.
По расчетной схеме такой фермы, ее стержни должны испыты-
вать только центральные растягивающие и сжимающие напряжения.
Эти требования, обязательные для всякой фермы, применительно к
железобетонным фермам приводят к непропорциональным разме-
рам конструкции, которые неприемлемы и с экономической точки
зрения. Из-за малой «прочности бетона на «растяжение железобетон-
ные стержни не обладают гибкостью обычных стальных стержней,
что не дает возможности активно сопротивляться возникающим по-
бочным местным напряжениям. Кроме того, узлы ферм из обычно-
го железобетона не могут воспринимать скачкообразные пере-
менные усилия, так как они передаются стальным стержням не мгно-
венно и не непосредственно, а лишь через бетон, с которым они
связаны в узлах на определенной длине. Кроме того, в железобетон-
ных фермах затруднена анкеровка стальных стержней.
Задача, следовательно, состояла в том, чтобы найти «способ изго-
товления железобетонных ферм, который давал бы возможность
полностью попользовать железобетон для восприятия усилий, воз-
никающих как в сжатых, так и в растянутых стержнях, и получить
несущую конструкцию, равнопрочную в статическом «отношении
стальной конструкции, но благодаря применяемому материалу эко-
номически более выгодную.
Эту задачу Ф и н с т е «р в а л ь д е р разрешил следующим обра-
зом. При изготовлении железобетонной фермы с обыкновенной
арматурой, состоящей из сжатых и растянутых стержней, сперва бе-
тонируются сжатые стержни, а в результате распалубливания под-
вергаются напряжению растянутые стержни, которые затем бетони-
руются. Следовательно, пояса фермы и сжатые стержни изготовля-
ются способом, обычным для железобетонных изделий, а растянутые
стержни — как стальные конструкции; разница заключается только
в том, что в качестве арматуры применяются пучки стальных стерж-
ней крупных диаметров. Растянутые стержни анкеруются в узлах с
помощью анкерных пластин; следует заметить, что узлы между ан-
142
керными пластинами бетонируются одновременно со сжатыми
стержнями, так что бетон узлов, расположенный между анкерными
пластинами, обжимается.
Так как растянутые стержни имеют гибкую арматуру, то они
могут считаться шарнирно сопряженными ъ узлах. Сжатые стержни
рассматриваются как гибкие стойки рамной системы. В связи с этим
возникающие дополнительные местные напряжения эна(чительно
уменьшаются и полностью используется сопротивляемость бетона
на сжатие. Благодаря тому что стальные стержни подвергаются
предварительному удлинению, применение высокопрочных сталей
экономически оправдывается. Кроме этого, устраняются недопусти-
мые растягивающие напряжения, а следовательно, и трещинообразо-
вание в бетоне. Анкеровкой стальных стержней в узлах при помощи
пластин достигается концентрация арматуры на малой площади, не-
смотря на то, что применяются сравнительно толстые стальные
стержни.
На рис. 132 приведена схема железобетонной фермы и конструк-
ция ее узлов, разработанная по предложению Финстерваль-
дер а.
Железобетонная ферма изготовляется в следующей последова-
тельности. Вначале в обычном порядке устраивается опалубка; за-
тем в ней укладывается обыкновенная арматура, состоящая из растя-
нутых и сжатых стержней и хомутов; К концам стальных стержней
в раскосах и нижнем поясе приварены утолщенные отрезки сталь-
ной арматуры с винтовой резьбой, к которым при помощи гаек кре-
пятся анкерные пластины растянутых стержней. Изготовленная на
стороне гнутая арматура должна иметь точные размеры и уклады-
ваться таким образом, чтобы оси стержней фермы пересекались в
заданной точке. После укладки всей арматуры и устройства анкеро-
вок бетонируются стержни фермы и узлы, работающие на сжатие.
После схватывания и твердения бетона балка распалубливается,
вследствие чего растянутые стержни подвергаются напряжению.
Одновременно подвергается сжатию бетон, находящийся между ан-
керными пластинами. Несмотря на относительно большую насыщен-
ность арматурой, узлы хорошо поддаются бетонированию, так как
между отдельными стальными стержнями имеются достаточные про-
межутки для заполнения их бетонной смесью. По этой системе
в предвоенные годы и во время войны выполнены многочисленные
несущие конструкции, в частности, балки для ангаров.
В: фермах системы Финстервальдера предварительно на -
прягаегся не бетон, а только арматура. Арматура растянутых стерж-
ней может удлиняться при распалубливании конструкции перед их
бетонированием под действием нагрузки от собственного веса всей
фермы. При последующем бетонировании растянутых стержней бе-
тон воспринимает только незначительные растягивающие напряже-
ния ют эксплуатационной нагрузки и своего собственного веса, ко-
торые в сумме находятся в допустимых границах. Но и эти напряже-
ния могут быть существенно снижены или совсем устранены, если
перед бетонированием растянутых стержней ферму предварительно
143.
z п ш£££
'[[ / г з ь з' а г1 '' Л1
Рис. 132. Железобетонная ферма с предварительно напряженной арматурой за счет собственного
веса: а—продольный разрез; б—конструкция узлов
нагрузить. В этом случае, после снятия предварительной нагрузки,
бетон растянутых стержней претерпевает предварительное напряже-
ние сжатия, вызванное стремлением растянутой арматуры сократить
свою длину.
7—2. НАТЯЖЕНИЕ АРМАТУРЫ ПУТЕМ ЕЕ НАГРЕВА
Все приспособления и механизмы, применяющиеся для натяже-
ния арматуры железобетонных деталей, как правило, отличаются
большей или меньшей сложностью при изготовлении и пользовании
ими, кроме того, они дороги. Поэтому О. Вильгельми (О. Wil-
helmi) [129] пришел к мысли использовать для натяжения арматуры
физическое свойство расширения или удлинения любого тела при его
нагреве и предложил применять в качестве арматуры для железобе-
тонных изделий металлические трубы, в которые оу начала бетони-
рования и вплоть до полного твердения бетона вводится теплоноси-
тель. Таким теплоносителем может быть пар, горячий воздух, горя-
чая вода, электрический ток или другие способы нагрева. Заданные
сжимающие напряжения в 'бетоне могут быть получены за счет та-
кого количества тепла, которое при понижении до нормальной на-
ружной температуры вызывает укорочение ранее нагретой сталь-
ной арматуры на определенную величину. При этом соответст-
вующий расчет производится на основе законов физики и сопротив-
ления материалов с учетом величины внешней нагрузки, допускае-
мых напряжений и действующего сцепления между сталью и бе-
тоном.
Согласно заявленному в 1937 г. патенту на новый способ натяже-
ния арматуры! железобетонных деталей, последняя покрывается сло-
ем вещества, которое при нормальной температуре находится в твер-
дом состоянии и прочно связано как с бетоном, так и .со сталью; при
нагреве стальной арматуры для ее натяжения это вещество стано-
вится мягким и допускает удлинение -арматуры. Оболочка может
состоять из свинца, сплавов свинца, олова, висмута, твердого биту-
ма, искусственной смолы, серы и т. д. Используемое вещество в нор-
мальном состоянии должно обладать такой твердостью и такой сте-
пенью сцепления с бетоном и арматурой, чтобы оно было в состоя-
нии передавать бетону напряжение, воспринимаемое арматурой. Тем-
пература плавления «вещества покрытия должна находиться между
100 и 300°. На рис. 133 показан продольный разрез детали 1 с арма-
турой 2, покрытой слоем вещества оболочки 3. На концы 4 и 5 арма-
туры насажены анкерные пластины 6 и 7, у одной из которых имеет-
ся открытое отверстие S, черёз которое может вытекать излишний
объем вещества оболочки 5, получающейся при нагревании стальной
арматуры. Напрев арматуры происходит электрическим током, кото-
рый пропускается через клеммы 9 и 10. После достаточного удлине-
ния арматуры анкерные пластины плотно прижимаются к телу бе-
тона и зажимаются винтами 11. После выключения электрического
тока, охлаждения арматуры и застывания м-ассы оболочки клеммы
145
электропроводки и анкерные пластины снимаются, а арматурные
стержни отрезаются заподлицо с торцами бетона. Нагретая до 100°
стальная арматура после охлаждения укорачивается примерно на
Рис. 133. Натяжение арматуры путем ее нагрева
1,2%. При модуле упругости 2 100 000 кг/см2 это соответствует на-
2 100 000* 1 2
пряжению растяжения в —1000 — = 2520 кг!см2.
7—3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ БЕТОНА
ЗА СЧЕТ РАСШИРЯЮЩЕГОСЯ ЦЕМЕНТА
Особенно ’интересным, но -практически еще мало использованным
способом предварительного напряжения железобетонных строитель-
ных деталей является применение расширяющегося цемента при
приготовлении бетона1.
Первое предложение о создании предварительных напряжений в
железобетонных деталях путем использования особых бетонных сме-
сей исходит, по-видимому, от Кенена [13}. Кенен применял не
расширяющийся при схватывании бетон, а два вида бетонов, облада-
ющих различной степенью усадки. В 1921 г. в Германии был заявлен
патент на изобретение {131}, в описательной части которого высказа-
но смелое утверждение, что путь, которым шли для создания предва-
рительных напряжений в железобетонных деталях и который заклю-
чался в механическом натяжении стальной арматуры, был в то вре-
мя практически и экономически невыполним, а для неразрезной кон-
струкции, перекрывающей несколько пролетов, технически невозмо-
жен, так как для этой цели требовались очень большие силы натя-
жения.
Задачей упомянутого.изобретения являлось получение началь-
ного напряжения сжатия в растянутой зоне железобетонных дета-
лей, при котором в армированном бетонном теле изменяется объем
бетона. Благодаря этому напрягается растянутая арматура и вызы-
ваются внутренние напряжения в растянутой зоне, которые противо-
действуют напряжениям, возникающим от внешних сил, и полностью
или частично их снимают. Эти воздействия достигаются тем, что
при приготовлении бетонных смесей используются гидравлические
1 В. В. Михайлов. Самонапряженный бетон. Научное сообщение
(ЦНИПС), Госстройиздат, 1955 г. Прим. ред.
146
вяжущие вещества, расширяющиеся в процессе твердения. Расши-
рение вяжущих веществ может быть заранее определено путем из-
менения добавок, в соответствии сб статическими и практическими
требованиями. Прочность бетона при применеаши вяжущих матери-
алов не нарушается. Добавками, придающими цементу упомянутые
Рис. 134. График расширения пробных образ*
нов цемента: 7—выдержка расширяющегося
цемента в ьоде; 2—выдержка безусадочного
цемента в веде; 3—выдержка портландцемента
на воздухе
свойства, являются соединения бария и стронция. Могут Применять?
ся также сульфаты, которые образуют со строительными материала-2
ми труднорастворимые или нерастворимые соединения.
Во Франции в результате многолетней работы П е р э (Рете) в со-
трудничестве с инженером Л о с с ь е (Lossier) и фирмой П о л л ь е
и Ша нсо н (Polliet et Chansson) были разработаны расширяющие-
ся цементы [132}. Эти цементы состоят из смеси трех компонентов:
1) портландцемента, образующего основу расширяющегося це-
мента;
2) цемента, содержащего сернокислый алюминий, который обус-
ловливает расширение;
3) стабилизующего элемента, т. е. вещества, останавливающего
к определенному моменту расширение и поглощающего сульфат
кальция; он состоит из доменных шлаков.
Дозировка этих трех составных частей позволяет регулировать
с большой точностью степень и длительность расширения цемента и
изменение объема бетона. Л о с с ь е различает:
1) безусадочные цементы, с расширением от 2 до 3 мм/м, кото-
рые только выравнивают усадки во время схватывания;
2) слабо расширяющиеся цементы, с расширением от
6 мм!м.
3) среднерасширяющиеся цементы, с расширением от 8 до
10 мм!м\
4) сильно расширяющиеся цементы, с расширением от 12 до
50 мм!м.
147
Эти показатели получены в результате многолетних Лаборатор-
ных опытов и на моделях. Очень важно, чтобы процесс расширения
Происходил во влажной среде.
Графики на рисунках 134 и 1=35 показывают степень расширения
й прочность образцов цемента. Время отложено на оси абсцисс в
логарифмическом масштабе.
Рис. 135. График прочности на сжатие: I—расши-
ряющийся цемент; 2—безусадочный цемент; 3—
портландцемент
Лоссье провел детальные испытания моделей дорожных
покрытий; 'сводов, призм и т. и. Он испытывал, например, арку с за-
тяжкой, представленную на рис.
Рис. *136. Арка с затяжкой из обык-
новенного бетона с замковым блоком
из бетона на расширяющемся цемен-
те: а—продольный разрез арки и
деформация ее под действием замко-
вого камня из бетона на расширяю-
щемся цементе; б—диаграмма расши-
рения
136. Арка выполнена из бетона на
обыкновенном портландцементе и
только в замке имеет блок длиной
50 см из бетона на расширяющем-
ся цементе. После схватывания
цемента происходило самораспа-
публивание арки. Через 10 дней
удлинение в центре арки достиг-
ло максимальной величины 4,2 мм.
Относительное удлинение замко-
вого камня составило около
5 мм!м. Особенно интересны опы-
ты, проведенные над элементом
перекрытия с арматурой Кри-
стина (Christin) рис. 137. Пере-
крытие Кристина состоит из
стальных балок таврового сечения
с арматурой периодического про-
филя в ребре, имеющей целью по-
высить сцепление стали с бетоном.
Слой бетона может покрывать
балку целиком или только в ее
верхней части. Если бетон приго-
№
товляется с расширяющимся цементом, то деформация плиты пере*
крытия под его влиянием вызывает прогиб балки вверх так, что
свое нормальное положение она принимает только над нагрузкой. На
рис. 138 показано испытание под нагрузкой ребристой плиты пере-
крытия Кристина пролетом 3,50 м и шириной 1 м. Арматура
состояла из двух тавровых стальных балок высотой 130 мм. Бетон
плиты толщиной 4 см был приготовлен на расширяющемся цементе.
Одна из балок бетонировалась полностью, а другая—только на тол-
щину 5 см в пределах бетонной плиты.
Одна из балок была бетонирована полностью, а другая — только на
5 см бетонной плиты.
Изучение графической записи процесса деформации (прогиба)
показало следующее. Через 24 часа после бетонирования перекрытие,
в результате изгиба его вверх на величину 2 мм,
автоматически распалубилось. На пятый день этот |? у л/уугй
прогиб кверху достиг своего максимума. В тече-
ние двух последующих месяцев прогибы остава- ' хЖг
лись почти постоянными. у
Затем была приложена нагрузка. Под нагруз- I
кой 3 652 кг, что соответствовало 1040 кг/м2, плита ±
перекрытия вновь заняла свое первоначальное по- рис 137 попереч-
ложение. Под нагрузкой 8000 кг линия прогибов ное’ сечение эле-
показала изменение напряжения; это является мента перекрытия
показателем того, что напряжение в арматуре до- с арматурой Кри-
стигло величины, превышающей предел упруго- стина
сти. Под нагрузкой 9 026 кг, соответствовавшей
напряжению в стали 5 000 кг/см2* плита перекрытия достигла про*
гиба в 250 мм, который через 16 часов повысился до 253 мм. После
разгрузки плиты перекрытия прогиб сократился на 30 мм, т. е. до
223 мм.
Таким образом, предварительное напряжение стальных балок
достигалось только за счет расширяющегося бетона.
Дальнейшие интересные опыты были проведены над плитными
перекрытиями.
Несколько позднее Л о с с ь е сделал сообщение о практическом
применении расширяющегося цемента при постройке небольшого
железнодорожного моста пролетом 2,60 м и а1втодорож,ного моста
пролетом 6 м, а также о проведенных опытах с трубчатыми конструк-
циями и о применении расширяющегося цемента при усилении под-
порной стены в Лилле. Последнее иллюстрировало воз'мюжность ис-
пользования расширяющегося цемента для предупреждения дефор-
мации стены при подведении под нее новых фундаментов.
Предметом швейцарского патента Лоссье [139] является изго-
товление составной предварительно напряженной балки (рис. 139),
состоящей из двух частей 1 и 2 и проходящей через них напряженной
арматуры 3. Арматура расположена в каналах 4, в которые после
натяжения ее (под действием расширяющегося цемента) нагнетает-
ся раствор. Между обеими частями балки имеется шов 5, который
заполняется бетоном, приготовленным на расширяющемся цементе,
Г49
ISO
Рис. 138. Испытание ребристой плиты перекрытия Кристи-
н а: а—поперечное сечение; б—прогиб плиты в ненагруженном
состоянии вследствие действия бетона на расширяющемся це-
менте; в—нагрузка плиТы; г—кривая процесса деформации
(прогибов)
Рис. 139. Составная балка из двух частей, шов между которыми
заполнен бетоном на расширяющемся цементе
распирающим обе части балки и напрягающим таким образом арма-
туру.
Во французском патенте .[134] Л о с с ь е предлагает комбиниро-
ванный способ предварительного напряжения балок путем примене-
ния внешних натяжных средств и расширяющегося цемента. В этом
случае для напряжения арматуры служат натяжные устройства, а
расширяющийся цемент в сочетании с жесткой замкнутой опалуб-
кой используется для дополнительного обжатия бетона.
В заключение следует отметить еще один пример применения
расширяющегося цемента для предварительного обжатия бетона
[135]. В Юго-западной части Франции, близ Сен-Жюльена, во время
постройки железобетонного арочного моста (рис. 140), произошла
деформация пустотелой арки, вызванная осадкой стойки кружала
арки. Мост имел пролет порядка 100 ле, подъем арки 1/10 I и шири-
ну 6,30 ле. Высота пустотелой арки в замке—1,50 ле и в пятах—2,30 ле.
Стенки арки, состоящей из трех ячеек, были толщиной 25 см. Осад-
ка стойки кружала во время бетонирования арки в дощатой опалуб-
ке привела к ее скручиванию и, как следствие этого, у левой опоры
арки появились трещины шириной до 2 мм.
В результате упругого сжатия кружала часть веса арки была
передана на. опоры. Таким образом, левая часть арки стала опирать-
ся н 1 левую опору только через нижнюю стенку пустотелой арки, так
как верхняя ее стенка была разбита трещиной.
Для исправления повреждений было решено воспользоваться
предложением Л о с с ь е и применить расширяющийся цемент. В от-
личие от обычного способа крепления и распирания арки при помо-
щи гидравлических домкратов использование расширяющегося це-
мента дало возможность создать клиновой бетонный блок, .которым
можно было равномерно распределить давление на всю площадь
поперечного сечения арки.
Для этого был удален бетон верхней части арочной плиты на всю
ширину арки на длину 50 см. Это отверстие было заполнено бетоном,
содержавшим 450 кг цемента на 1 м3 бетона; цемент обладал свой-
ством свободного расширения в пределах от 12 до 15 мм!м. По пери-
метру вновь уложенного слоя бетона была устроена перемычка из
цементного раствора, все пространство заливалось водой, под кото-'
рой бетон выдерживался в теченце 12 дней. Кроме того, были про-
бурены многочисленные отверстия, идущие внутрь бетона на глуби-
ну около 20 см, которые служили для того, чтобы вода могла
проникать в тело бетона. Нарастание прочности бетона на расши-.
ряющемся цементе исследовалось при помощи измерительных при-*
боров, установленных в ряде мест арки. •
Испытания кубов уложенного бетона дали следующие результа-
ты прочности: через 8 дней — от 187 до 310 кг!см2, через 28 дней —
от 380 до 550 кг!см2, через 90 дней — от 488 до 512 кг/см2. Проч-
ность бетона через 28 дней по проекту должна была составить
322 кг/см2. Спустя 13 дней после бетонирования было произведено
раскружаливание.
151
2^
в
J
Рис. 140. Мост близ Сен-Жюльена: а—общий вид;
б—арка моста на подмостях; в—трещины у левой
опоры; г—план; д—разрез по А—В; 1—трещины;
2—отверстия 0 30 мм-, 5-тбетон на расширяющемся
цементе
На 3-м международном конгрессе ио мостостроению и строитель-
ным конструкциям в 1948 г. в Льеже Л оссь е [136] выступил с до-
кладом об опыте применения расширяющихся цементов и достигае-
мом при этом предварительном самонапряжении бетона, а также о
дальнейших возможностях использования «бетона па расширяющемся
цементе для набивных свай.
Расширяющиеся цементы и *их «влияние на развитие предвари-
тельно напряженного железобетона «все еще являются предметом
детального изучения. Ставится задача улучшить свойства расширяю-
щихся цементов, методов их испытания м практического -применения.
Цементы, обладающие невысокой степенью расширения, приме-
няются для компенсации усадки бетона, тогда как более сильно рас-
ширяющиеся цементы могут быть использованы в тех случаях, ког-
да речь идет о предварительном напряжении бетона.
8. НАПРЯЖЕННАЯ АРМАТУРА
8—1. СТАЛИ ДЛЯ НАПРЯЖЕННОГО АРМИРОВАНИЯ
В разделе о раннем периоде развития предварительно напряжен-
ного железобетона уже указывалось, что попытки Дёринга, К ё н е-
н а и других ‘исследователей осуществить идею предварительного
напряжения конструкций не имели успеха, потому что они не под-
вергали арматуру достаточно высокому 'натяжению, вернее, они не
располагали такой возможностью. В дальнейшем, одновременно с
предварительно напряженным железобетоном, развивалось и произ-
водство отдельной арматурной стали, которая в настоящее время
является специальной отраслью металлургической промышленности.
Обычные стали из-за низкого их предела текучести оказались непри-
годными для предварительно напряженного железобетона.
Енише (Janische) [137] был составлен обзор способов 'Произ-
водства работ, применяемых при предварительном напряжении же-
лезобетона, в котором -в обобщенном виде приведены данные о степе-
ни предварительного напряжения бетона, методах и условиях пере-
дачи напряжения на бетон. На основе анализа этих данных он сде-
лал заключение о необходимых требованиях, которые должны быть
предъявлены к напрягаемым сталям. Свои выводы о состоянии и по-
ведении стали при натяжении Енише основывает также на иссле-
дованиях Р. С. Брауна (R. S. Brown). Согласно этим исследова-
ниям, как легированные стали после их прокатки, так и термически
улучшенные стали ведут себя при натяжении одинаково, но сущест-
венным образом отличаются от холоднотянутых механически упроч-
ненных сталей.
Рассматривая влияние упругих свойств стали, Енише подчер-
кивает, что для напрягаемой стали решающим является только уп-
ругое ее состояние, а не величина удлинения, получающаяся при
предварительном напряжении. В работе приводятся подробные дан-
ные о стальной стержневой арматуре марок Сигма 58/85, 60/90 и
70/105, а также о стальной проволоке марок Сигма 70/105 и 145/165,
изготовляемых металлургическим заводом Рейнгаузен. Из этих ста-
лей за последние годы приобрела особое значение стержневая сталь
марки St 60/90. Стержни из такой стали имеют резьбу, накатанную
154
по концам; для стержней применяются анкеры, состоящие из пла-
стин и гаек, навернутых на концы стержней. Потребовалось много
испытаний и опытов, пока была найдена сталь, на которой было бы
целесообразно применять накатную нарезку.
Ш в и р (Schwier) [139] дал общий обзор и классификацию арма-
турных сталей, применяемых в настоящее время для предваритель-
но напряженного железобетона. Основные требования, предъявляе-
мые к напрягаемым сталям, заключаются в том, что они должны
обладать высоким пределом прочности при натяжении и высоким
пределом упругости, безусловной надежностью при отпуске предвари-
тельного напряжения (ползучесть стали), достаточной прочностью на
излом и вязкостью (которая определяется числом изгибов стали в
двух направлениях) и надежным сцеплением с бетоном. Следова-
тельно, для оценки эффективности применения напрягаемых сталей
требуются данные о пределе прочности при растяжении, пределе те-
кучести, пределе упругости, пределе ползучести, модуле упругости,
а также об относительном удлинении и относительном сужении при
разрыве (в процентах).
Учитывая современный уровень техники производства напрягае-
мых сталей, Ш в и р различает следующие четыре группы сталей:
I. Горячекатаная прутковая сталь, или стальная проволока.
II. Холоднокатаная или волоченая проволока.
III. Термически улучшенная стальная проволока.
IV. Крученые, спиральные, закрытые тросы, или пучки из парал-
лельных проволок.
К группе I относятся горячекатаные, слабо легированные стали
в виде прутков диаметром до 32 мм или мотков. Применение таких
сталей целесообразно и экономически оправдано тогда, когда для
напрягаемых конструкций необходима арматура с увеличенными
площадями поперечного сечения. Стальные проволоки труппы II,
вследствие их высокой прочности и других свойств, составляют в на-
стоящее время основной сортамент напрягаемых сталей. Они постав-
ляются в виде проволочных бухт и состоят из проволоки диамет-
ром от 1,5 до 2,5 мм с пределом прочности при растяжении
250 кг!мм2. Их самозаанкерование происходит за счет сцепления с
бетоном. При анкеровке проволок по концам конструкции они имеют
диаметр от 5 до 8 мм и предел прочности при растяжении до
200 кг]мм2. Такие проволоки изготовляются и периодического про-
филя при анкеровке их за счет сцепления с поперечными сечениями
в пределах от 2 до 4 мм2 и пределом прочности при растяжении
200 кг]мм2.
У термически улучшенных стальных проволок группы III особен-
но ценятся высокие показатели удлинения и ползучести и способ-
ность к вытягиванию непосредственно при сматывании с бухт. Проч-
ностные показатели термически улучшенных стальных проволок до-
стигаются надлежащим подбором состава материала, закалкой и
последующим отпуском.
Обычно придерживаются прочностей не свыше 170 кг]см2\ пред-
почтительны стали с пределом прочности от 150 до 170 кг/мм2.
155
Ниже в таблице приведены технические показатели некоторых
арматурных сталей, изготовляемых металлургическим заводом
Рейнгаузен, на основании данных Швира [139],
При сравнении показателей термически улучшенных проволок с
показателями холоднотянутых и отпущенных стальных проволок
Ш в и р приходит к заключению, что выпускаемая в настоящее вре-
мя промышленностью холоднотянутая стальная проволока почти не
отличается от термически улучшенной проволоки одинаковых марок
стали. Оба эти сорта сталей очень устойчивы в отношении ползуче-
сти, однако .при остаточных деформациях, например, при гнутье и
скручивании, обнаруживают сильное снижение предела текучести и
предела упругости.
Сталь марки «Нептун» представляет собой стальную проволоку,
изготовляемую фирмой Фель те н и Гильом на металлургичес-
ком заводе «Карлсверк» в Кёльне-Мюльгейме; проволока имеет
прямоугольное поперечное сечение и -после горячей прокатки и ох-
лаждения подвергается кручению -по продольной оси. Путем волоче-
ния она может изготовляться минимальных размеров. Свойствами
стали «Нептун» и хорошей, прочностью сцепления обладает овально-
ребристая периодического профиля «Сигма^сталь» 8X2,8 мм метал-
лургического завода Рейнгаузен. Ее предел прочности при растяже-
нии составляет 165 кг!мм2.
Приведенные в группе IV пряди нашли также широкое примене-
ние в качестве арматуры для предварительно напряженных железо-
бетонных конструкций. Они изготовляются путем скручивания ог-
раниченного числа проволок; спиральные тросы получаются из
большего количества проволок, примерно, от 19 до 91 штук. У за-
крытых тросов наружный слой состоит из проволок зетового сече-
ния, которые вписываются друг в друга и образуют замкнутую на-
ружную поверхность троса. Пучки образуются из ряда параллельно
расположенных прямых проволок.
Пряди применяются при анкеровке сцеплением; спиральные и
закрытые тросы, а также проволочные пучки применяются только
при анкеровке по концам изделия.
В своей работе [139] Ш в и р дал общие технологические по-
казатели и свойства, характерные для напрягаемых сталей, приме-
няемых в настоящее время, и, пользуясь рядом примеров, привел
соответствующие цифровые материалы. Для точных суждений о
выносливости стальных проволок в предварительно напряженном
железобетоне еще нет достаточных данных.
Федеральный институт по испытанию и исследованию материалов
(Е М Р А) для промышленности и строительства в Цюрихе проводил
систематические опыты над предварительно напряженным железо-
бетоном без анкеровки арматуры по концам изделия при непосред-
ственном ее забетонировании. Результаты этой работы опубликова-
ны [140]. Исследования стальных проволок, изготовленных в Швей-
царии и Швеции, показали, что как гладкие круглые и четырехгран-
ные проволоки, так и круглые проволоки периодического профиля,
а также проволоки, покрытые стальным набрызгом, и крученые
156
Группа
Обозначение марки 1 Способ анкеровки Состояние
I) Сигма 55/85 2) Сигма 60/90 3) Сигма 70/85 , Анкеровка по концам с нака- танной резьбой, гайками и ан- керными пластинами Катаная Катаная Катаная
1) St 200 Самозаанкерование за счет сцепления Тянутая
2) St 170 Анкеровка по концам Тянутая
3) St 190 Анкеровка по концам Тянутая
4) St 180 Анкеровка по концам Тянутая
5) St 170 Самозаанкерование за счет сцепления Тянутая периоди- ческого профиля
1) 160 Анкеровка по концам Термически улуч- шенная
2) Нептун № 20 Самозаанкеривание за счет сцепления Термически улуч- шенная
3) Овально- ребристая Сигма-сталь периодического профиля Самозаанкеривание за счет сцепления Горячекатаная тер- мически улучшен- ная
Предел
упругости
5*
«чсч
S.O
и
d
88 .
Й
Г.
Л
S3
2°
Е S
10-20 44
15-32 55
8-12 63
2,3 169
5,0
5,0
7,0
4,1
5,0
8X2,8
142
155
136
129
136
129
52
57
67
178
148
162
144
140
145
140
55 85 10 50 —
60 90 8 55 —
70 105 8 65 —
197 206 7,0 145 21000
162 177 7,6 125 21 000
180 191 7,0 138 20700
165 180 7,1 125 20900
163 176 9.8 120 19 000
150 161 .7,1 120 21000
147 159 7,1 120 21000
— 165 — — —
проволочные пряди в одинаковой мере пригодны для изготовления
предварительно напряженного железобетона. Исследования поло-
совой стали в качестве арматуры не производились. Высоким преде-
лом прочности лри растяжении — 252 кг!мм2 — обладала шведская
профилированная проволока 0 2 мм. Было установлено, что профи-
лирование поверхности стальной проволоки почти не нарушает
прочности материала, но переходы профиля должны быть плавными,
а сам профиль не слишком глубоким. Ослабление поперечного сече-
ния не может превышать 10°/о.
Испытания прочности сцепления показали, что гладкие круглые
проволоки диаметром свыше 2 мм не следует применять
при анкеровке путем сцепления. Проволока периодического профиля
0 3 — 4 мм показала наилучшие результаты, однако проволочные
пряди и крученая четырехгранная проволока также пригодны.
Прочность сцепления арматуры с бетоном зависит от прочности на
сжатие и возраста бетона, от величины предварительного напряже-
ния, диаметра арматуры и характера ее поверхности; так как воз-
раст и прочность бетона определяют степень скольжения стальной
арматуры при снятии натяжения, то не следует преждевременно
снимав натяжение.
В некоторых предварительно напряженных железобетонных мос-
тах, построенных в 1952 г., армированных термически улучшенной
стальной проволокой 05—6 мм, произошли разрывы ряда проволок
вскоре после натяжения их до 9 000 —10 000 кг!см2. Эти случаи по-
служили поводом для детальных исследований причины разрывов
проволок. Шлифы стальной проволоки показали в наружной зоне
наличие трещин и включений окислов. При продольных шлифах
было обнаружено, что все трещины находились с одной стороны и
простирались примерно до середины проволоки. Эти трещины воз-
никли вследствие коррозии при напряженном состоянии, о чем в
настоящее время существует единое мнение. Стальная проволока
для транспортирования навивалась в бухты 01,50 м, и на наруж-
ных зонах намотанной проволоки возникали растягивающие напря-
жения. Когда такая бухта укладывается на влажное основание,
то появляется коррозия на наружной зоне, подверженной дейст-
вию растягивающих напряжений. Для того, чтобы избежать трещин
от коррозии при напряженном состоянии, независимо от способа
хранения и складирования, стальные проволоки в настоящ^ время
поставляются исключительно в бухтах 0 1,80 м, снабженных водо-
непроницаемыми оболочками.
Что касается формы поперечного сечения арматуры для предва-
рительно напряженного железобетона, то необходимо упомянуть
еще о некоторых запатентованных предложениях.
В предварительно напряженном железобетоне прочность и мо-
нолитность конструкций зависят от величины силы сцепления меж-
ду арматурой и бетоном. Для увеличения сцепления стальные про-
волоки обычно профилируются и скручиваются; практиковалось
также свивание гладких или профилированных про-
волок. При изготовлении элементов, подвергаемых динамическим
158
воздействиям, например, железобетонных шпал, арматура может
быть проложена в теле бетона путем вращения ее, подобно винту.
Поэтому было предложено [141] скручивать или свивать арматуру,
придавая винтообразную форму каждому ее элементу в отдельно-
сти, или в виде винта с переменным шагом, или же в виде череду-
ющихся прямых или крученых участков. Такая арматура не может
быть выдернута из тела бетона даже при отсутствии анкерующих
устройств и при преодолении силы сцепления. На рис. 141 показа-
ны крученые или витые элементы арматуры с переменным винто-
вым шагом. На рис. 141, а в равномерной последовательности че-
редуются один крученый и один некрученый отрезок проволоки. На
рис. 141,6 последовательно расположены участки с различными
шагами спирали. На рис. 141, в проволока эллиптического сечения
имеет различный винтовой шаг, а на рис. 141, г — две свитых про-
волоки с различным шагом.
Арматура квадратного сечения применяется давно как для
обычного, так и для предварительно напряженного железобето-
на, ее недостатком является, наличие острых углов, так как при дей-
ствии растягивающих напряжений они способствуют образованию
трещин в проволоке. Острые углы квадратной стали обусловлива-
ют также трещинообразование в бетоне. Одно из запатентованных
предложений [142] предусматривает закругление краев крученого
арматурного стержня по кривой с радиусом 0,1—0,4 от стороны
квадрата, рекомендуется радиус кривой 0,25 от стороны квадрата.
Закругленные края не ослабляют прочности как самого стержня,
так и окружающего его бетона.
Другое предложение [143, 144] касается повышения способности
сцепления с бетоном стальных полосок (лент) прямоугольного
поперечного сечения. Это’ может быть достигнуто устройством вмя-
тин, насечек, утолщений на поверхности стальной ленты через оди-
наковые промежутки с одной или двух ее сторон. Эти мероприятия
особенно целесообразны, когда арматура воспринимает местные
повышенные напряжения, например, по концам железобетонных
балок. Стальная лента может профилироваться по всей длине. Дей-
ствие профилирования может быть повышено путем винтообразно-
159
го закручивания ленты. Крученая лента имеет следующие преиму-
щества: малую потерю напряжения, большую пружинящую способ-
ность, высокую упругость, приспособленную к свойствам бетона, со-
хранение высокой степени предварительного обжатия в отвердев-
шем бетоне.
Повышение прочности сцепления арматуры» с бетоном является
также основой другого предложения {145], предусматривающего
сплетение (между собой не менее трех стальных проволок и разме-
щение на некотором расстоянии от них винтообразно закрученной
стальной проволоки. Плетеная арматура из-за своего стремления к
укорочению до первоначальной длины вызывает значительные уси-
лия в окружающем бетоне. Расположенная на некотором расстоя-
нии от арматуры крученая стальная проволока воспринимает эти
усилия и выравнивает их в окружающем поперечном сечении бето-
на. Стальные проволоки (лучше в напряженном состоянии) могут
также соединяться между собой точечной сваркой в узлах по про-
дольной оси арматуры [146].
Этим достигается то, что отдельные стальные проволоки не ме-
няют своего положения в пределах всей сплетенной арматуры. Ар-
матура становится жесткой, может сгибаться и разрезаться на ча-
сти; при этом отдельные проволоки не смещаются относительно друг
друга
В одном из австрийских патентов [147] указывается, что сцепле-
ние арматуры и, в особенности, стальной проволоки с «бетоном, можно
улучшить путем обработки поверхностей сцепления специальными
растворами, выделяющими плавиковую кислоту, в частности, вод-
ными растворами кремнефтористоводородной кислотй или ее
солей. В результате реакции между плавиковой кислотой и содер-
жащейся в бетоне известью наступает местное твердение слоя бето-
на, окружающего арматуру.
При этом достигается прочная анкеровка стальной арматуры в
бетоне. Прочность сцепления стальной проволоки с бетоном не ог-
раничивается прочностью самого бетона. Удельная нагрузка в зоне
перехода от отвердевшего слоя бетона к неотвердевшему (Меньше,
чем у поверхности проволоки, так как поперечное сечение переход-
ной зоны больше, чем у проволоки. Высокая прочность сцепления
арматуры с бетоном в переходной зоне может быть объяснена сле-
дующим образом. Образовавшееся на поверхности сцепления арма-
туры кремнефтористоводородное железо в соприкосновении с со-
держащейся в бетоне известью дает не растворимые в воде фто-
ристый кальций и кремнекислоту, которые тончайшим слоем заби-
вают и закрывают поры бетона, окружающего арматуру, и создают
ограниченный слой твердого бетона.
Поверхность стальных проволок обрабатывается перед их ис-
пользованием путем протягивания проволок через раствор. Раствор
можно наносить и на уже уложенную перед бетонированием арма-
туру.
В одном швейцарском патенте [148] содержится предложение
повышать показатели стальной проволоки, применяемой для пред-
160
варительно напряженных конструкций, пугэдк гофрировки напря-
женной проволоки по всей ее длине и отпуска ее для повышения
предела ползучести. Отпуск может производиться в воздушной,
свинцовой или соляной ванне, при этом поверхность проволоки ста-
новится шероховатой. В опытном порядке была гофрирована1 на-
пряженная др 20 000 кг/см1 стальная проволока 0 2,5 мм. Часть
этой проволоки была отпущена при 200°, а другая часть не отпу-
скалась. Обе части были забетонированы в образцы 0 90 мм и вы-
сотой 100 мм с предварительным натяжением их до 15 000 кг!см2.
При выдергивании частей проволоки после 28 дней твердения бе-
тона была установлена величина сцепления при неотпущенной про-
волоке от 200 до 230 кг, а при отпущен-
ной проволоке — от 450 до 490 кг. Таким
образом, прочность сцепления увеличи-
лась более чем на 100% за счет отпуска
проволоки.
Были также предложены конструкции
железобетонных балок с напряженной ар-
матурой из стальной проволочной сетки
[149]. На рис. 142 показано поперечное
сечение такой балки. Стальная проволоч-
ная сетка 5 состоит из двух частей 1 и 2,
каждая из них от сжатой полки балки
проходит через ее стенку к растянутой
полке. В сжатой и растянутой зонах кон-
цы 3 и 4 арматуры из проволочной сетки
проходят параллельно полкам, тогда как
в вертикальной стенке арматура согнута.
Обе части арматуры соприкасаются в се-
редине вертикальной стенки и в этих мес-
тах свариваются. Части проволочной сетки, лежащие в растянутой
зоне, напряжены.
Проволочные сетки в качестве напряженной арматуры применя-
лись для стенок бензиновых резервуаров емкостью до 4 500 jw3, име-
ющих в плане круглое очертание. Стенки высотой 8,40 м содержат
шесть колец проволочной сетки, расположенных друг над другом и
соединенных на болтах. Каждое кольцо подвергалось натяжению в
отдельности и после этого анкеровалось к етальным кружалам [150}.
8—2. АРМИРОВАНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО
НАПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
8—21. Гибкая предварительно напряженная арматура
по Шореру (США)
Предметом двух американских [151}, одного французского [152] и
одного швейцарского [153] патентов Шор ер a (SIchorer) является
предварительно напряженный арматурный элемент для железобе-
тонных конструкций с арматурой из проволок и натяжным устрой-
.161
ством. Арматура расположена симметрично вокруг опорного сердеч-
ника, обладающего большой прочностью на сжатие и изгиб, и при-
соединена одним концом к натяжному устройству, которое упирает-
ся в опорный сердечник. Вся арматура подвергается одновремен-
Рис. 143 Гибкая напряженная арматура
ному напряжению, которое через натяжное устройство передается
на опорный сердечник. Таким путем. достигается предварительное
напряжение в бетоне, окружающем арматуру.
На рис. 143 а, б, в, г показан стальной стержень /, служащий
опорным сердечником, работающим на сжатие, который, во избежа-
ние сцепления с бетоном, снабжен оболочкой 2, состоящей из пара-
финированной бумаги или подобного материала. Поверх этой обо-
лочки, через определенные промежутки, расположены специальные
прокладки 3 для двух групп тонких высокопрочных проволок 4 и 5.
Материалом для прокладок могут служить сталь, керамика, бетон
или другие материалы, обладающие хорошим оцеплением с бетоном.
Прокладка по наружному очертанию имеет вырезы 6 и выступы 7,
направляющие стальные проволоки и препятствующие их соприкос-
новению. Сами стальные проволоки проходят крутыми витками с
противоположно направленной навивкой. Их концы соединены по-
парно петлями с болтами 8, которые -выступают -из анкерующей де-
162
тали 9. Эта анкерующая деталь выполнена в виде гайки с нарезным
болтом 10. Последний имеет углубление //, в которое входит конец
опорного стержня-сердечника. Другая анкерующая деталь 9 (не
имеющая формы гайки) также имеет углубление 11, в которое вхо-
дит другой конец опорного стержня-сердечника. Для облегчения
вращения болта при натяжении проволок в углублениях между кон-
цами стального сердечника и телом болтов (или анкерующих дета-
лей) помещаются стальные шарики 12. Анкерные детали могут быть
выполнены с обеих сторон в виде гаек и снабжены натяжными бол-
тами. Прокладки 3 стальных проволок представляют собой симмет-
ричную плоскость. Воспринимая через стальные проволоки радиаль-
ную силу, прокладки действуют как пружинящие опоры стального
стержня-сердечника и препятствуют его продольному изгибу, несмот-
ря на то, что он испытывает относительно большие силы сжатия.
Даже при очень крутых витках стальных проволок достигается не-
обходимая устойчивость при больших напряжениях.
На рис. 143,(5 показан элемент с опорным сердечником, состоя-
щим из нескольких стальных стержней 7, расположенных парал-
лельно и объединенных с помощью колец 13 в пучок, снабженный-
оболочкой 2, препятствующей сцеплению с бетоном. Все стальные
проволоки 14 расположены параллельно и отделены от сердечника
прокладками 15. Направляющие для стальных проволок, устроен-
ные по наружной окружности прокладок 15, расположены на разных
расстояниях от оси, так что соприкосновение стальных проволок
между собой исключается. Между каждой парой прокладок уста-
навливаются фиксирующие кольца 16 значительно меньшего диамет-
ра, чем прокладки. Эти кольца передают натяжения проволок на
наружную окружность прокладки.
Проволоки имеют петли только у одного конца арматурного эле-
мента, тогда как у другого конца они удерживаются на анкерующей
головке зажимными пластинками 17.
Такие арматурные элементы, подобно обыкновенной арматуре,
закладываются в формы так, чтобы анкерующие детали находи-
лись вне опалубки. Когда натяжение проволок окончено, произво-
дится бетонирование и уплотнение бетонной смеси вибрированием..
После схватывания и твердения бетона натяжные устройства уда-
ляют и стальные проволоки обрезают заподлицо с наружной
поверхностью белена-. Опорный сердечник или остается в теле дета-
ли или извлекается для повторного использования.
8—22. Предварительно напряженный арматурный элемент
конструкции Ленка (Германия)
По способу Ленка (Lenk) [154] предусматривается надлежа-
щее распределение сил предварительного напряжения в конструк-
ции. Кроме того, этот способ дает возможность обойтись без натяж-
ного стенда и тяжелых дорогостоящих форм, что позволяет избе-
жать возникновения у анкеров концентрированных напряжений в
бетоне раннего возраста. Данный способ допускает экономически
163
приемлемые сроки длительной выдержки бетона с учетом ползучес-
ти, должен гарантировать совершенное сцепление арматуры с бето-
ном и защиту ее от коррозии.
Все эти преимущества достигаются тем, что в качестве арматуры
применяются элементы в форме стержней, состоящие из сжатых и
Рис. 144. Предварительно напряженные арматурные элементы, по Ленку
растянутых звеньев и подвергнутые в отдельности высокому предва-
рительному напряжению. После твердения бетона с сжатых звеньев,
путем расчленения их в одном или нескольких местах, снимается
напряжение и усилия передаются на бетон.
На рис. 144 показаны различные формы осуществления спосо-
ба Л е н к а. Растянутые звенья 1 арматурного элемента образуют
арматуру предварительно (напряженной конструкции 2. Они плотно
прилегают к наружным поверхностям сжатого элемента 3 или
удерживаются на некотором расстоянии от него. Сжатые элементы
могут быть стальными стержнями, железобетонными стержнями со
спиральной арматурой, трубой, заполненной песком или бетоном, и
т. д. Растянутые звенья крепятся к сжатому элементу в натянутом
164.
или обычном состоянии, 'В последнем случае обе части, образующие
сжатый элемент, разжимаются после крепления растянутых звеньев.
Во избежание продольного изгиба сжатого стержня должны быть
приняты соответствующие меры. Кроме того, должна быть создана
возможность (например, путем устройства соответствующих откры-
тых каналов), чтобы у 'всех железобетонных деталей можно было
снимать напряжения -сжатых звеньев после твердения бетона, так
чтобы они могли действовать как .анкерные приспоообления для
растянутых звеньев и передавать обжатие бетону строительной
детали.
Конструкция сжатого звена должна беспрепятственно передавать
силы; звено может иметь коническую форму (рис. 144,6) или иметь
бобышки, зубья, волны (рис. 144, в). В тех местах, где передавать
силы между сжатым эвеном и железобетонной конструкцией не сле-
дует, сжатые звенья могут быть гладкими или снабженными оболоч-
кой, препятствующей сцеплению, или иметь коническую форму, ши-
рокой частью обращенную к месту разделения (рис. 144, г).
О других видах выполнения предварительно напряженного арма-
турного элемента в патенте сообщается следующее:
«Наибольшие усилия, передаваемые от вставного арматурного
стержня к конструкции, при снятии напряжения находятся в
поперечном сечении 4 (см. рис. 144). Отсюда усилие убывает по на-
правлению к поперечным сечениям, проходящим через концы встав-
ного стержня. Таким образом можно регулировать распределение сил
в зависимости от места, в котором снимается напряжение. Если тре-
буется максимальное усилие на увеличенном отрезке, то может
создаваться несколько мест для снятия напряжения. Когда напря-
жение снимается в двух местах, то средняя часть сжатого звена,
расчлененного на три части, противодействует предварительному
напряжению бетона в соответствии с его упругим удлинением. Во
избежание этого средняя часть должна быть гладкой, она может
также удаляться вместе с соединительными частями для повторного
использования. Если к обоим концам средней части (прикреплены
дополнительные растянутые звенья, перекрывающие места снятия
напряжения (рис. 144,6), то и средняя часть после снятия напряже-
ния действует как анкер дополнительной арматуры.
Арматурные вставные стержни могут лежать •рядом или пере-
крывать друг друга (рис. 144,е). Стык арматурных стержней внах-
лестку работает так, что усилия, развиваемые средними анкерами в
двух противоположных направлениях, создают результирующее на-
пряжение сжатия, которое соответствует напряжению, вызываемому
конечными анкерами сквозного армированного стержня, с той толь-
ко разницей, что -распределение напряжений является иным.
Вставные арматурные стержни, лежащие рядом или один над
другим, могут предварительно напрягать друг друга (рис. 144,ж).
Это достигается расположением одного или нескольких однородных
стержней в ттоперечном направлении 'между каждыми двумя стерж-
нями. Тогда при снятии напряжения на конструкцию действуют по-
перечно направленные усилия, обусловливающие поперечное натя-
165
жение. Эти мероприятия могут учитывать и главные растягивающие
напряжения, действующие по косым площадкам. Можно создать и
двух- и трехосное предварительно напряженное состояние. Пара сил,
вследствие снятия -напряжения, вызывает опорные реакции только у
статически неопределимых конструкций. Поскольку опорные реак-
ции нежелательны или допустимы в определенных пределах, то кон-
струкция должна опираться только во временно статически опреде-
лимом состоянии до того, как завершится деформация. Это- осущест-
вимо путем упругого опирания, включения шарниров, передачи
напряжений лишь отдельным частям конструкции.
Разъемное приспособление помещается в открытых каналах кон-
струкции возможно меньшего сечения, однако его можно расши-
рять, чтобы воздействовать на распределение сжимающих усилий».
8—23. Предварительно напряженный арматурный стержень
конструкции Беккера (Голландия)
Беккер (Bakker) [155] предложил предварительно напряжен-
ный арматурный стержень для железобетонной конструкции, кото-
рый состоит из части, подвергнутой растягивающему усилию, и
части, находящейся под усилием сжатия. Обе части по концам сое-
динены .между собой. При разъединении обеих частей, после забе-
тонирования арматурного стержня и твердения бетона, бетон той
части, которая находится под растягивающим усилием, испытывает
предварительное напряжение. Изобретение Беккера состоит в
том, что арматурный стержень образован из полосок стали, кото-
рые, чередуясь в определенной последовательности, служат в каче-
стве растянутых и сжатых пластинчатых слоев.
На рис. 145,а показана конструкция такого предварительно на-
пряженного арматурного элемента, который составлен из ряда пере-
крывающих друг друга в продольном направлении стальных пласти-
нок. Растянутые пластинки 2 и сжатые пластинки 3 расположены
попеременно; обе наружные пластинки — растянуты. Чтобы лучше
отличить сжатые пластинки от растянутых, они делаются несколько
длиннее и могут обертываться промасленной бумагой. В действи-
тельности же растянутые и сжатые пластинки могут быть совершен-
но одинаковой длины. Растянутые пластинки снабжены по концам
анкерующими приспособлениями (на рисунке не показаны) и силь-
но натянуты. В натянутом состоянии они соединены зажимами 4
несколько усиленными в поперечном сечении сжатыми пластин-
ками, которые поддерживают натяжение в растянутых пластинках.
Второй арматурный стержень 7 служит для усиления арматуры и по
конструкции аналогичен стержню 1. Оба стержня 1 и 7 расположе-
ны друг под другом и сжаты зажимами 8. Для объединения отдель-
ных пластинок они обертываются стальной лентой 9. Эта обмотка
во избежание сцепления с бетоном имеет оболочку из промасленной
бумаги. Такие арматурные стержни поставляются в предварительно
натянутом состоянии и в намотанном виде. От мотка арматурные
стержни отрезаются требуемой длины.
166
Рис. 145. Предварительно напряженные арматурные элементы, по Беккеру
Арматура укладывается в опалубку таким образом, чтобы голов-
ки 6 болтов 5 были расположены в вырезах, в доступных снаружи
местах. После твердения бетона болты 5 ослабляются или совсем
извлекаются, так что сжатые пластинки освобождаются от напря-
жения и растянутые пластинки передают свое напряжение на бетон.
В конструкции, показанной на рис. 145,6, зажимом является
прямоугольная гильза, состоящая из двух частей 12 и 13, скреплен-
ных болтами 14. Гильза имеет, внутри плавкую вставку, к -которой
клиньями 15 прижат стальной пластинчатый стержень 1. Плавкая
вставка содержит электрический нагревательный элемент, его кон-
такты 16 и 17 выступают из детали. После твердения бетона про-
пускается электрический ток и плавкая масса размягчается, сжатые
звенья освобождаются, растянутые — переносят свое напряжение,
раиее удерживаемое сжатыми звеньями, на бетон.
Работающие на растяжение пластинки для лучшего сцепления с
бетоном могут иметь различную форму. На рис. 145,в показаны рас-
тянутые пластинки, снабженные боковыми выступами 11. Пучок,
состоящий из растянутых и сжатых пластинок, связан оплеткой из
тонкой стальной ленты 18. Ленту направляют пазы 10, образован-
ные выступами 11 растянутых пластинок. Сжатые пластинки имеют
гладкие края; ширина края равна наименьшей ширине сжатой пла-
стинки. В конструкции, приведенной на рис. 145,г, боковые выступы
растянутых пластинок имеют снизу прорези 19. Пластинки соеди-
няются в пучок зигзагообразными и взаимно перекрывающимися
стальными проволоками 20, проходящими по пазам.
Растянутые пластинки удерживаются после натяжения в напря-
женном состоянии при помощи зажимных пластинок 4 и зажимных
болтов 5. Пучки располагаются таким образом, что зажимное при-
способление выступает за опалубку. После твердения бетона зажи-
мы снимаются и сжатые пластинки освобождаются от напряжения.
Выступающие концы пластинок отрезаются. Сжатые пластинки
можно извлекать для повторного их использования.
Пластинчатый пучок, показанный на рис. 145,6, в боковых краях
растянутых пластинок имеет полукруглые пазы 10, в которые укла-
дываются металлические скобы 21, охватывающие пучок. Эти скобы
служат не только для связывания отдельных пластинок, но и для
анкеровки пучка в бетоне.
8—24. Гибкая предварительно напряженная арматура
конструкции Шало и Бет ей (Франция)
По предложению Ш а л о (Chalos) и Бет ей (Beteille) [156J
гибкие элементы предварительно напряженной арматуры состоят из
двух слоев проволочных прядей, навиваемых в противоположном
направлении, и сжатого сердечника, который отделен от бетона
трубкой, образуемой из двух спиральных металлических лент,, набе-
гающих друг на друга со взаимно смещенными краями. У наруж-
ной ленты по обоим ее краям под прямым углом в одну сторону
отгибаются язычки, которые служат направляющими при навивке
168
проволочных прядей и расстояние между которыми соответствует
подъему витков стальных прядей (рисунки 146 и 147). Внутренняя
лента имеет те же размеры, что и внешняя. Она служит для пере-
крытия швов наружной
ленты и поэтому смещена
по отношению к виткам
последней. Обе ленты сое-
динены между собой то-
чечной сваркой.
На эту гибкую трубку,
образованную двумя ме-
таллическими лентами, на-
вивается слой пр авоз вход-
ных и слой ле воз входных
прядей. Пряди и гибкая
трубка анкеруются своими
концами в восьмигранные
призмы из железобетона длиной около 7г м. В центре призмы
имеется продольное отверстие для пропуска шпинделя с резьбой
(рис. 148).
Рис. 146. Гильза из металлической ленты,
•обернутая проволочными прядями
Рис. 147. Гибкий, предварительно напряженный арматурный элемент, по Ш а-
ло: а—общий вид гильзы из металлической ленты с частично показанными
прядями арматуры; б—продольный разрез по гильзе из металлической лен-
ты: 1—внешняя труба; 2—внутренняя труба; 3—точки сварки; 4—отгибы в
виде язычков; 5—арматура; 6—гибкая труба
Звеньевая цепь, образующая сердечник (рис. 149), составлена
из цилиндрических стальных вогнутых и выпуклых элементов с за-
169
ворами в торцовых сопряжениях так, что отдельные звенья шарнир-
но входят друг в друга. Кроме того, торцы звеньев имеют шлицы, в
которых помещаются соединительные звенья, поставленные на шар-
нирные цапфы.
Рис. 148. Продольный и поперечный разрезы соединительного анкерного
блока
Для натяжения арматуры пустотелый пучок, т. е. трубка, обвитая
проволочными прядями, укладывается на натяжной стенд, состоя-
щий из двух продольных балок
Рис. 149. Виды цепи из шарнирных
звеньев, образующих сердечник, с ча-
стичными разрезами: а—сердечник из
звеньев, вид сбоку; б—то же, в сжатом
состоянии; в—то же, в растянутом со-
стоянии
/, 2 (рис. 150). Анкерный эле-
мент 3 удерживается непод-
вижной поперечиной 4, а дру-
гой анкерный элемент захва-
тывается подвижной поперечи-
ной 5, которая перемещается
вдоль стенда с помощью дом-
крата 6, упирающегося в непо-
движную поперечную балку 7.
Чтобы устранить мертвый ход
натяжного звена, процесс натя-
жения повторяется многократ-
но. После окончательного натя-
жения пучка вставляется звень-
евая цепь и к ней подтягивает-
ся шпиндель 8. Затем домкрат
убирается, так что обжатие пе-
редается с полого пучка на внутреннюю цепь из шарнирных
звеньев. За счет упругого сжатия звеньевой цепи происходит неко-
Рис. 150. Стенд для натяжения арматуры
торая потеря натяжения, сообщенного домкратом. Вследствие вза-
имного скольжения шарнирных звеньев такая арматура может сги-
баться и наматываться на барабан для ее транспортирования.
170
В предварительно напряженном состоянии арматура укладывает-
ся в опалубку ‘и бетонируется. Торцы анкерующего элемента оста-
ются свободными. После твердения -бетона нарезные шпиндели от-
вертываются, со звеньевой цепи снимается напряжение, а сила на-
тяжения проволочных прядей передается на бетон. Цепь шарнир-
ных звеньев может извлекаться и вновь использоваться. В пустоту,
образующуюся в бетоне, нагнетается цементный раствор. Арматура
равномерно обжимает бетон, так как сил трейДЯ не возникает. Эле-
менты предварительно напряженной арматуры, по Ш а л о и Б е-
тей, были успешно применены фирмой «Slociete das Grands Travaux
de Marseille» и на различных строительных объектах в Париже.
На рисунках 151 и 152 изображен мост через канал дю Луэн у
Ля Женеврэй пролетом 24 м с балкой высотой 0,85 м. Арматура
состоит из 70 продольных пучков — элементов предварительно на-
пряженной арматуры каждый с силой натяжения 60 т и 20 попе-
речных пучков с силой натяжения 20 т.
На рис. 153 показан заглубленный в грунт резервуар емкостью
2 700 м3. Предварительное напряжение осуществлено с помощью
пучков длиной 40 ж, расположенных на полукруге диаметром 22 лс,
с силой натяжения по 65 т.
На рис. 154 показан мост через Сену у Шартретт. Мост имеет
два крайних пролета по 29,46 м и один средний пролет 55,68 м. Несу-
щая конструкция состоит из двух шарнирно соединенных консоль-
ных балок длиной по 57,3 м. Каждая консольная балка предвари-
тельно напряжена с помощью 34 пучков с силой натяжения 80 т.
8—3. АРМАТУРА ИЗ СТЕКЛА И НАЙЛОНА
Об использовании стекла в качестве арматуры для строительных
деталей из бетона впервые упоминается во французском патенте
Ж. Вейсс (G. Weiss) 833027 [157} от I/II 1938 г. Арматура может
состоять из отдельных рядов нитей, перекрещивающихся в виде
сеток.
Уже 5 лет спустя во Франции, где особенно интенсивно занима-
лись проблемой применения стекла в качестве арматуры для бетона,
фирмой «Societe Anonyme des Manufactures des Glaoes et Produits
Chiimiques» был заявлен другой патент [158]. В нем указывается,
что стеклянные волокна диаметром 5 микрон обладают прочностью
на растяжение от 200 до 240 кг!мм2, т. е. далеко превышающей проч-
ность лучших сортов стали. Пластичность и большая изгибаемость
стеклянных «волокон облегчают их укладку в опалубку, а их корро-
зиеустойчивость и невосприимчивость к химическим воздействиям
придают им особую ценность. Стеклянное волокно может быть ис-
пользовано в виде отдельных нитей, лент, сеток или матов, в которых
волокна проходят в одном или нескольких направлениях. В этом па-
тенте указывается, что стеклянным «волокнам перед их укладкой мо-
жет придаваться шероховатость путем воздействия на них химичес-
кого реагента, например, плавиковой кислоты или порошкообразных
материалов, которые при нагреве навариваются на волокна или
171
Рис. 151. Мост через канал дю Луэн у Ля
Женеврэй; продольное армирование плиты
проезжей части
Рис. 153. Резервуар емкостью 2 7Q0 м
Рис. ]i52. Мост через канал дю Луэн у Ля-Же-
неврэй; общий вид
Рис. 154. Мост через Сену у Шартретт
наносятся с помощью вяжущего средства. Указывается также воз-
можность покрывать стеклянные (волокна оболочкой из органического
или неорганического вещества, обладающего способностью прочно
сцепляться с бетоном. Стеклянные волокна (могут поддерживаться
во >время бетонирования в напряженном состоянии, сохраняемом и в
дальнейшем.
В более позднем патенте [159] той же фирмы «Societe Anonyme
des Manuf actures des Glaceset Produits Chimiques» для повышения
прочности сцепления стеклянной арматуры с бетоном предлагается
на элементы арматуры (перед бетонированием наносить пленку из
растворимого стекла или же придавать поверхности стекла шерохо-
ватость путем ее нагрева и быстрого охлаждения.
Другой французский изобретатель Н. Стерко (N!. SterKo). [160]
предлагает собирать стеклянные волокна в пучки и повышать их
•сцепление с бетоном устройством узлов или изменением формы по-
перечного сечения пучка. Стеклянные нити могут подвергаться и
предварительному натяжению. Коэффициент расширения стекла от-
личается от коэффициента расширения бетона в пределах от 10 до
-50%. Фрейссине в своем докладе о развитии предварительно
напряженного железобетона, сделанном им на конференции Немец-
кого бетонного союза в апреле 1949 г. [161], указал, что он еще в
1942 г. ставил на совещании гражданских инженеров Франции
вопрос о том, следует ли металлургической промышленности опа-
саться конкуренции со стороны стеклоделательной промышленности.
•Фрейссине обратил внимание на высокие показатели прочно-
сти на растяжение стеклянных волокон, которые по данным лабора-
торных испытаний, при диаметрах порядка дробных долей микрона,
достигают 2 500 кг!мм2, иначе говоря, при равном весе прочность
стекла на растяжение прёвышает более чем в 25 раз наиболее вы-
сокопрочную стальную проволоку. Хотя эти высокие показатели
являются результатами только лабораторных испытаний, тем не
менее Фрейссине полагает, что у выпускаемых ныне промышлен-
ных стеклянных волокон с диаметрами в несколько микронов проч-
.ность на растяжение может достигать от 300 до 500 кг!мм2.
Применение стекла в качестве арматуры дало бы по сравнению
со сталью существенные преимущества, к которым добавляется еще
невосприимчивость по отношению к щелочам и кислотам, коррозие-
устойчивость и способность противостоять высоким температурам.
Выгоден также низкий модуль упругости стеклянного волокна,
порядка 4 200 кг!мм2, так как чем ниже модуль упругости натягивает
мой арматуры, тем меньше потеря натяжения, обусловливаемая усад-
кой, ползучестью и температурными изменениями.
Фрейссине поднял вопрос о том, как будет вести себя стек-
лянное волокно по отношению к бетону, выдержит ли. оно колебания
температуры и каким образом можно будет соединять с бетоном и
между собой столь ломкие в отдельности волокна и анкеровать их
в бетоне.
Другую трудность (независимо от стоимости стеклянных нитей,
которая в данное время еще слишком высока) Фрейссине усмат-
173
рйвает в том, что прочности стеклянных нитей при современном
уровне их технологии неравномерны по длине нити, и по мере увели-
чения диаметра прочности на растяжение убывают. Проф. Русин-
ский (Rubrnsky) из американского университета в Бейруте [162]
относит это за счет того, что при изготовлении стеклянных волокон
на их поверхности возникают трещины, которые при малых диамет-
рах волокон меньше, чем при более крупных диаметрах. Так как эти
трещины или разрывы распределены по длине неравномерно, то и
прочность на растяжение стеклянных нитей также неравномерна.
Тем не менее Рубинский полагает, что из стеклянных нитей
0 0,003 мм с прочностями 3 600 кг!мм2 могут изготовляться стеклян-
ные пряди, прочность на растяжение которых, хотя и значительно
меньше, чем у отдельных нитей, однако все же достигает вели-
чины 700 кг/мм2. Отсюда следует, что стеклянные пряди для на-
пряженного армированного бетонного тела будут занимать объе-
ма проволоки из стали марки St 160 и весить в 14 раз меньше.
Другое физическое свойство, которое существенным образом
влияет на возможность применения стеклянных нитей в качестве ар-
матуры, заключается в различии их прочности в сухом и влажном
состояниях. Опытами было установлено, что прочность нитей в без-
воздушном пространстве, т. е. при исключении какой «бы то ни было
влаги, в 2,4—4 раза больше, чем в воздушной среде. Рубине кий
объясняет это явление тем, что небольшие трещины и разрывы на
поверхности стеклянных нитей заполнены силикагелем и при по-
глощении влаги из воздуха происходит набухание стекла, что ведет
к снижению прочности. Так-как стеклянные нити для армирования
бетона вряд ли располагаются во влажной среде, в расчет могут
быть приняты только соответствующие показатели прочности. В то
же время задачей исследовательской работы является решение воп-
роса, как защитить нити пряди водоустойчивой оболочкой или
устроить такое покрытие, которое не допустит проникновения влаги
из бетона к стеклянным нитям.
Особое значение имеет исследование поведения прядей, изготов-
ленных из тонких стеклянных нитей, при взаимодействии с бетоном,
так как только пряди, а не отдельные нити пригодны для армирова-
ния бетонных конструкций. Требуется также выяснить, обеспечивает
ли периодический профиль стеклянной пряди достаточное сцепление
ее с бетоном я каким наиболее целесообразным образом должна осу-
ществляться анкеровка прядей в теле бетона или анкерующих эле-
ментах, учитывая особые свойства стекла.
На конференции по предварительно напряженному железобетону
Инженерного колледжа в Ньюарке в апреле 1953 г. Н. И. 3 а л лен*
б е р г е р (N. J. Sallenberger) из Принстонского университета сделал
сообщение о 'Применении стекла в качестве напряженной арматуры
[163]. Он предлагал стеклянные нити ввиду их хрупкости помещать
в пластмассу. Получатся пибкие стержни даметром около 6 см, ко-
торые при содержании в них 45% стеклянных нитей будут обладать
прочностью примерно 15 200 кг!см2 и в таком виде могут наматы-
ваться в бухты диаметром около 1,50 м. Опыты для практического
174
решения задачи о типах натяжного устройства и о системе анкеров-
ки арматуры из стеклянных прядей проводятся.
Если перечисленные вопросы будут разрешены, то применение
стеклянных прядей в качестве напряженной арматуры осуществимо
теми же известными способами напряженного армирования, как и
для высокопрочной стали, т. е. путем непосредственного сцепления
арматуры с бетоном, без сцепления и с последующим сцеплением.
В заключение следует еще отметить, что в качестве арматуры для
напряженных конструкций предложено [164] применять нити из
найлона или других синтетических материалов или искусственных
волокон, обладающих физическими и механическими свойствами,
подобными найлону. Прочность на растяжение найлоновых нитей
может доходить до 80 кг/мм2. Найлоновые нити невосприимчивы к
воздействию большинства химических веществ и их низкий модуль
упругости делает их особо пригодными для применения в качестве
арматуры.
9. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО
НАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Предварительно напряженный железобетон получил распростра-
нение почти во всех областях строительства. Ниже приводится ряд
примеров применения предварительно напряженного железобетона.
9—1. МНОГОЭТАЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Серийное заводское производство предварительно напряженных
строительных деталей имеет то преимущество, что выпускаемые де-
тали более однотипны, могут изготовляться более тщательно и зна-
чительно экономичнее, чем на месте проведения работ; монтаж со-
оружения из таких деталей осуществляется быстро и требует незна-
чительного количества подсобных материалов. Поэтому за послед-
ние годы применение сборных предварительно напряженных же-
лезобетонных деталей приобрело в многоэтажном строительстве
большое значение.
Не только лестницы с прямыми маршами и верхней и нижней
лестничными площадками [167}, но и винтовые лестницы были изго-
товлены из предварительно напряженного железобетона. На рис. 155
показана свободно стоящая винтовая лестница высотой 4 м и шири-
ной 0,70 м конструкции Ринальди (Rinaldi) [168]. Каждая из 20
сборных железобетонных ступеней имеет три сквозных отверстия, че-
рез которые протягиваются пучки проволок. Каждый пучок состоит
из 12 проволок 0 5 мм. Выемка в опорной части лестницы покрыта
битумом и служит для опоры нижней лестничной ступени, поэтому
опорная часть может работать как шарнир. Концы пучка стальных
проволок заанкерены в концах опорной части. После твердения бе-
тона опорной части проволочные пучки последовательно протаскива-
ются в отверстия собираемых сборных железобетонных лестничных
ступеней. После этого пучки натягиваются с напряжением 35 кг!мм2
и анкеруются. В пустоты, остающиеся после протаскивания армату-
ры, через отверстия нагнетается цементный раствор. Одновремен-
но с верхней лестничной площадкой бетонируются и концы пучков
стальных проволок.
176
Рис. 155. Предварительно напряженная винтовая лестница: а—об-
щий вид; б—частичный продольный разрез; в—вид одной ступени,
1—верхняя опора; 2—три пучка по 12 стальных проволок 0 5 мм,
3—битум; 4—хомут 0 5 мм', 5—нижняя опора; 6—три отверстия
0по 35 мм
177
Предварительно напряженные конструкции особенно экономичны
и выгодны, когда требуется перекрытие больших площадей, по воз-
можности без опор, и должна быть обеспечена передача на «их боль-
ших эксплуатационных нагрузок. В этой связи могут быть приведе-
ны многочисленные примеры ребристых перекрытий. На рис. 156 по-
казано поперечное сечение ребра и пучковая анкеровка ребристого
перекрытия высотой 0,52 м с пролетом 14,5 м во вновь построенном
здании почты в Лангнау (Швейцария). Рабочая нагрузка на пере-
Рис. 156. Предварительно напряженное железобетонное перекрытие:
а—поперечное сечение ребра; б—пучковая анкеровка: 1—хомут 0
8 мм\ 2—фиксатор 0 8 мм\ 3—камышитовый вкладыш; 4—пучок 22
0 5 мм-, 5— анкерная головка и пластина; 6—вырез; 7—изоляционная
пластина; 8—каркас из круглой стали 5 0 10 мм для передачи усилий
крытие составляет 600 кг!м2 [169]. В ребра шириной 22 см заложено
по два пучка стальных проволок, расположенных один под другим.
Жесткость перекрытия в продольном направлении обеспечивается
тремя мощными поперечными ребрами. Сила натяжения величиной
от 47 до 56 т на каждый пучок воспринимается балками через на-
варенные на концы пучков анкерные пластинки толщиной 15 мм,
имеющие опорную площадь 18X18 см, а также мелкой сеткой из
круглой стали. Предварительное напряжение производилось по
швейцарской системе В. В. R. V.
Примером экономичного применения предварительно напряжен-
ного железобетона служит перекрытие подземного гаража Вайниг-
Франкфурт, выполненное в 1950 г. фирмой Вайсс и Фрейтаг.
Напряженная арматура перекрытия состоит из пучков высокопроч-
ных стальных проволок, анкеруемых по системе Фрейссине [170]
Проект первоначально предусматривал устройство перекрытия по
стальным балкам, но при сопоставлении с предложенным предвари-
тельно напряженным перекрытием последнее оказалось более эко-
номичным. Перекрытие должно было быть рассчитано на нагрузку
от 12-тонных грузовых автомашин. Двухпролетные свободнолежа-
щие балки перекрытия для пролета 10 м высотой 65 см опираются
посредине на неразрезной прогон, также выполненный из предва-
рительно напряженного железобетона и перекрывающий два про-
лета. Плиты перекрытий бетонировались одновременно с балками
перекрытий.
Аналогичная задача была поставлена при строительстве кирпич-
178
кого завода в Мюлаккере[ 170], где над работающей кольцевой печью
шириной 20 м требовалось соорудить свободно-несущее перекрытие
под сушильные камеры для сырца. Отметка верхней полки опреде-
лялась рельсовой колеей для загрузки печи, а нижней — требую-
щимся просветом над печью. Решетка перекрытия, состоявшая из
25 балок, предварительно напрягалась и бетонировалась в три
приема.
Рис. 157 Перронный павильон главного
вокзала в Штутгарте
ggyлу.ш ''лшицнц
Рис. 158. Центральный кассовый
павильон главного вокзала в
Штутгарте
Не менее благодарной областью применения предварительно на-
пряженного железобетона являются 'большепролетные; покрытия, у
которых достигаются и хорошие архитектурные решения. Изогнутые
посредине строительные фермы таврового поперечного сечения пер-
179
ровного павильона главного вокзала в Штутгарте (рис. 157), не-
смотря на пролет в 22 ж, получили довольно легкое конструктивное
решение. Затяжка скрыта внутри конструкции строительных ферм.
Фермы уложены через каждые 5 ж, изготовленные на месте по спо-
собу напряженного армирования «дивидаг». Для покрытия исполь-
зованы {/-образные сборные плиты с обыкновенной арматурой.
Центральный кассовый павильон главного вокзала в Штутгарте
был перекрыт аналогичным образом. Были применены фермы про-
летом 23 м с плоской нижней полкой (рис. 158). Рис. 159 изобра-
жает конструкцию трехпролетного павильона [171]. Фермы прямо-
угольного поперечного сечения предварительно напряжены по спо-
собу В. В. R. V.
Напряженная арматура проходит по всей длине ферм в соответ-
ствии с эпюрой моментов. Прогоны кровли таврового сечения высо-
той 62,5 см имеют пролет 12 м и предварительно напряжены по спо-
собу «Леоба». В то время как фермы изготовлялись на 'месте, -пред-
варительно напряженные прогоны поставлялись извне и монтирова-
лись как сборные элементы. С помощью дополнительной ненапря-
гаемой арматуры над фермами прогоны замоноличивались и стано-
вились неразрезными. В статическом отношении конструкции па-
вильона представляют собой трехпролетную неразрезную балку с
упруго защемленными опорами, армированными обычным спо-
собом.
При постройке нового здания банка было предъявлено требова-
ние, чтобы кассовый зал не был загроможден стойками [172]. Поэто-
му промежуточные опоры семи этажей, лежащих над кассовым за-
лом, должны были быть перехвачены в перекрытии над партером
Рис: 159. Трехпролетный павильон: а—предварительно напряженный
прогон; б—элемент напряженной арматуры, по Баур — Л ео н г а р ц-
т у; в— два элемента напряженной арматуры В. В. R. V. по 80 т
J80
с помощью ферм. Для этого остановились на предварительно напря-
женных железобетонных фермах рамного типа «дивидаг». На
рис. 160 дан общий вид этого здания. Рамы снабжены затяжкой на
уровне перекрытия подвала. Рамные ригели выполнены в виде пус-
тотелых коробов и имеют высоту 1,60 м. Работа производилась в
такой последовательности, чтобы после бетонирования и твердения
бетона рамных стоек сперва устраивалось перекрытие между рам-
ными ригелями» и применялся бетон на кирпичном щебне. Затем уста-
навливалась наружная опалубка рамных ригелей и опалубка верх-
ней плиты перекрытия между ригелями. После этого могла уклады-
ваться арматура нижней плиты пустотелого короба и его ребер. По
окончании бетонирования нижней плиты пустотелого короба стави-
лась опалубка его ребер и укладывалась обычная арматура плиты
перекрытия. Ребра пустотелого короба и плита перекрытия бетони-
ровались одновременно. Примерно через 10 дней бетон обладал
прочностью около 400 кг!см2, что позволило натянуть арматуру си-
лой, соответствующей 50°/о от полного натяжения. Полное натяже-
ние сообщалось лишь после нагрузки конструкции четырьмя следую-
щими этажами, т. е. приблизительно через два месяца. Следует от-
метить, что постройка здания банка является первым объектом мно-
гоэтажного строительства в Берлине, в котором применялся предва-
рительно напряженный железобетон.
Рис. 160. Берлинский банк. Общий вид закончен-
ного здания
На рис. 161 показан поперечный разрез многоэтажного здания
двухстоечной рамной конструкции с предварительно напряженными
ригелями [171}. Постройка его была начата в'конце 1952 г. В каждом
рамном ригеле заложено по 18 элементов арматуры системы
Баура — Леонгардта, напрягаемых силой в 22 т каждый. Для
повышения экономичности рамным ригелям были приданы двухсто-
181
ронние консоли. Перекрытия — ребристые, (ненапряженные, без
вкладышей. Одна сторона здания расположена на скальном основа-
нии, а другая-—на коробчатом фундаменте на наносном грунте из
окатанного материала. Восстановление правильного положения
строительной конструкции после односторонней ее осадки осущест-
влено при .помощи домкратов, размещенных между коробчатым
фундаментом и рамными стойками.
Рис. 161. Многоэтажное здание предварительно напряженной рам-
ной конструкции
Высокое строительное мастерство было (проявлено при сооруже-
нии из предварительно напряженного железобетона Шварцвальд-
ского павильона в Карлсруэ в 1953 г. [173]. Павильон имеет в плане
овальную форму площадью 3 200 ж2, наибольшая его дЛина 73,50 ж,
а ширина 48,60 м (рисунки 162 и 163). На 36 расположенных по ова-
лу железобетонных опорах покоится железобетонное кольцо, в кото-
ром заанкерено покрытие, выполненное в виде висячей чаши. Оба
конца продольных краев этой чаши выполнены как плоские диаф-
рагмы жесткости и предварительно напряжены в поперечном направ-
лении арматурой, натянутой в форме параболы с изгибом в сторону
середины крыши (рис. 164). Они служат для анкеровки продольной
напряженной арматуры чаши покрытия, уложенной с промежутка-
ми в 40 см (рис. 165), которая стремится сблизить между собой
диафрагмы и раздвинуть овальный сжатый пояс. Вызываемые уси-
лия воспринимаются поперечной напряженной арматурой, заложен-
ной в 'ребра. Покрытие имеет толщину только 5,8 см и выполнено
по системе напряженного армирования «дивидаг». Другим примером
предварительно напряженной конструкции является трибуна стадио-
182
Рис. 162. Шварцвальдский павильон ь
Карлсруэ. Общий вид
План
Продолный разрез
Поперечный разрез
Рис. 163. Шварцвальдский павильон в Карлс-
руэ. План, продольный и поперечный раз-
резы
183
Рис. 164. Шварцвальдский павильон в Рис. 166. Шварцвальдский павильон в Карлс-
Карлсруэ. Продольный край плиты по- руэ. Общий вид опалубки плиты покрытия с
крытия напряженной арматурой
Рис. 166. Трибуна стадиона в Ванкдорфе,
близ Берна
на в Ванкдорфе, близ Берна, >в Швейцарии (рис. 166), построенная
инженерами Хартенбах (Hartenbach) и Венгер (Wenger).
Крыша над трибуной состоит из 21 прилегающих друг к другу ци-
линдричеаких"оболочек. имеющих диаметр около 4 м и толщину
6 см. Цилиндрические оболочки имеют общую длину 21 м и в вид<
консолей выступают на 7 м над продольной балкой, имеющей попе-
речное сечение 40X300 см. В продольном направлении конструкция
состоит из трех раздельных балок длиной по 36 Mt каждая из ко-
торых предварительно напряжена по системе В. В. R. V. ^.арма-
турными пучками с силой натяжения 85 т. Эти балки шарнирно
опираются на массивные стальные опоры.
В качестве строительных конструкций специального назначения
следует упомянуть эстраду на выставочной территории в Кёльне
(рис. 167) и здание павильона цементной промышленности (рисун-
ки 168 и 169), построенное для строительной выставки «Конструк-
та» 1951 г. Обе эти конструкции выполнены с использованием на-
пряженно армированного железобетона системы «дивидаг». Грибо-
видная плита эстрады держится на ребрах, которые представляют
собой консоли, идущие от центральной фундаментной опоры. Эстра-
да диаметром 24 м имеет по середине кольцеобразную выемку диа-
метром 7 ж и рассчитана на нагрузку 500 кг!м2. Как ребра, так и
185
внутреннее растянутое кольцо, удерживающее ребра, предваритель-
но напряжены.
Специальная конструкция здания павильона цементной промыш-
ленности на выставке «Конструкта» свидетельствует об -имеющихся
Рис. 168. Конструкция павильона цементной промышленности
нй строительной выставке «Конструкта» в Ганновере, 1951 г.
возможностях в области конструирования и строительства соору-
жений из предварительно напряженного железобетона. Выступаю-
щие от трех опорных колонн консоли, расположенные в два яруса
друг над другом,, выполнены в виде тонких ребер, из которых ниж-
ние несут перекрытие, рассчитанное на полезную нагрузку в
500 кг)м2 (представляющее собой в плане круговой сегмент), а
верхние ребра-консоли поддерживают чашеобразное покрытие. Все
элементы конструкции, за исключением винтовой лестницы, пред-
варительно напряжены.
Другой областью строительства, в которой применяется предва-
рительно напряженный железобетон, является сооружение резервуа-
ров. У круглых в плане железобетонных резервуаров для жидкостей
толщина стенки определяется в зависимости от величины кольцевых
растягивающих усилий, вызванных гидростатическим давлением. Так
как «растягивающие напряжения в бетоне стенки, во избежание тре-
щинообразования, не должны превышать известного предела, то в
186
круглых предварительно напряженных резервуарах арматура под-
вергается такому натяжению, чтобы при наполненном резервуаре
не возникали растягивающие напряжения в бетоне. Следовательно,
в стенках незаполненного резервуара имеют место максимальные
сжимающие напряжения, которые и определяют толщину стенок.
Так как в данном случае в полной мере может быть использована
Рис. 169. Общий вид павильона цементной
промышленности
прочность стали, то предварительно напряженные железобетонные
резервуары в экономическом отношении превосходят конструкции
резервуаров из обычного железобетона. Преимущества, заключаю-
щиеся в отсутствии растягивающих напряжений в бетоне при конст-
руировании и возведении .резервуаров, сказываются больше чем в
других конструкциях, работающих на изгиб, так как отсутствие тре-
щин в резервуарах играет более важную роль.
Для заводов портландцемента «Дикергофф» в Ленгерихе из пред-
варительно напряженного железобетона по способому «дивидаг» был
построен шламовый силос диаметром 16 м, высотой 11 ж, толщиной
стенок 20 см [174]. Для восприятия кольцевых растягивающих уси-
187
лий площадь арматуры стенок резервуара составляет примерно
25°/о от площади бетона. Арматура состоит из натянутых стержней
диаметром 26 мм из стали марки St 90; их концы выведены за очер-
тание поперечного сечения резервуара, где они перекрываются вер-
тикальным ребром жесткости из бетона и анкеруются обычным по-
рядком. Для снижения сил трения, возникающих при натяжении,
стальные стержни с обоих концов подвергались натяжению. Поэто-
му силы трения проявляются и оказывают сопротивление натяжению
арматуры только на одной восьмой части длины окружности. Так
как натянутая арматура уложена в трубки и, следовательно, проис-
ходит трение металла о металл, то величина трения составляет
лишь около 15°/о от давления радиальной силы, а потеря натяже-
ния — примерно 12%. Потеря натяжения может быть частично ком-
пенсирована путем начального перенапряжения натянутой армату-
ры и последующего спуска силы натяжения. На рис. 170 показаны
горизонтальный и продольный разрезы конструкции шламового си-
лоса, а также деталь перекрытия стыков двух элементов натянутой
арматуры в усиливающем ребре. Тем же способом был построен
резервуар септик-танк емкостью 3 000 м3 для города Висбадена.
Рис. 170. Шламовый силос: а—узел 1, горизонтальный разрез; б—горизон-
тальный разрез по В—Б; в—вертикальный разрез по А—А
Для очистной станции в Хейльбронне на ее территории был пост-
роен резервуар септик-танк с внутренним диаметром 16 м и высотой
10,5 м. Конструкция резервуара выполнена по швейцарскому спосо-
бу напряженного армирования В. В. R. V. [175]. После бетонирова-
ния на наружную поверхность резервуара была навита натянутая
стальная проволока 04 см марки St 180/200 фирмы Фельтен —
Г и л ь о м. Для навивания стальной проволоки служили две вагонет-
ки — одна приводная и другая натяжная. Приводная вагонетка дви-
188
галась по верхнему краю резервуара и была связана легкой конст-
рукцией с коренной опорой в центре резервуара. К приводной ваго-
нетке с помощью вертикального вала подвешена натяжная вагонетка,
которая двигалась по стенке резервуара <на резиновых роликах. Вер-
тикальный вал служил для приве-
дения в действие натяжной вагонет-
ки, которая протягивалась по стенке
резервуара бесконечным канатом и
при этом создавала натяжение
в стальной проволоке порядка
1100 кг/см2. Вместе с тем этот вал
служил для подъема и регулировки
шага винтового подъема натяжной
вагонетки. Чтобы избежать разма-
тывания стальной проволоки при
случайном обрыве она прочно при-
жималась на коротких участках к
стенке резервуара. На рисунках 171
и 172 показан процесс натяжения
проволок на наружную стенку ре-
зервуара.
Развитие строительства предва-
рительно напряженных железобе-
тонных резервуаров в США прохо-
дило быстрее, чем в европейских
странах, где внимание уделялось
усовершенствованию способов изго-
товления предварительно напря-
женных элементов, работающих на
изгиб. Уже в 1936 г. фирма «Preload Comp.» в Нью-Йорке широко
применяла разработанные ею 'приспособления и оборудование для
напряженного армирования цилиндрических резервуаров, труб* и
т. п. [176].
На рис. 173 показано
устройство, применяемое
при сооружении резервуа-
ров и состоящее из бара-
бана с натягиваемой про-
волокой. смонтированного
на вагонетке, двигающей-
ся вокруг резервуара [177].
На рис. 174 представлена
установка, у которой ба-
рабан с натягиваемой
проволокой установлен
неподвижно, а натягивае-
мая проволока к центру
перекрытия резервуара
протягивается над мач-
Рис. 171. Септик-танк в Хейль-
бронне
Рис. 172. Нижняя часть натяжного уст-
ройства септик-танка в Хейльбронне
189
Рис. 173. Натяжное устройство с бухтой стальной проволоки, установленной на вагонетке: а—вид сбоку натяжной вагонет-
ки с подвесным приспособлением: б—вид натяжной вагонетки в плане; в—план расположения устройства
той находящейся сбоку от резервуара, и оттуда к натяжной ва-
гонетке [1781 На той же натяжной вагонетке смонтирована торкрет-
установка? посредством которой одновременно с натяжением сталь-
Рис. 174. Натяжное устройство с бухтой проволоки,
расположенной на уровне земли
ных проволок наносится цементный раствор
нижнюю часть резервуара.
В Голландии (Бевервиик) по способу,
предложеному во Франции, построен резер-
вуар диаметром 14 -и и высотой 12 м [179].
На рис. 175 приведены схемы конструкций
этого резервуара, выполненных из обычного
и предварительно напряженного железобето-
на. Сравнение дает представление об эконо-
мии строительных материалов при сооруже-
нии резервуара из предварительно напря-
женного железобетона. На рис. 176 по-
казаны детали резервуара. Сжимающее на-
пряжение в бетоне незаполненного резер-
вуара не должно превышать 100 кг]см2, а
заполненного жидкостью — 10 кг/см2. Тол-
щина стенок равна 12 см. В стенки на вы-
соту 2 м уложено 60 вертикальных пучков
1 с расстоянием между ними 75 см, кото-
рые анкеруются в днище резервуара 2.
Каждый пучок содержит 12 высокопрочных
проволок, диаметром по 5 мм. Между пуч-
на ранее напряженную
Рис. 175. Резервуар з
Бевервиике; сравнитель-
ная схема конструкций,
выполненных в обыкно-
венном и предваритель-
но напряженном железо-
бетоне: 1—обыкновенный
железобетон; 2—предва-
рительно напряженный
железобетон
ками 1 резервуар имеет вертикальные, проходящие снаружи, бо-
розды шириной от 2 до 4 см *и глубиной 1, 2 см. В каждую из этих
борозд заложена прядь 3, состоящая из двух стальных проволок
191
0 5 мм, проходящая по всей высоте резервуара. И, наконец, перед
нанесением наружного защитного слоя 4 'вокруг резервуара по вин-
товой линии навивается пучок стальной проволоки 5 0 5 мм. Все
стальные проволоки подвергаются натяжению 10 000 кг!см2.
Для полноты изложения о [возможностях сооружения резервуа-
ров для жидкостей из предварительно напряженного железобетона
следует указать на строительство резер-
Гвуаров кубической формы [180] во Франции.
В 1948—1949 гг. в г. Орлеане по проекту
Фрейссине был сооружен резервуар
для питьевой воды емкостью 7 000 м\ Ре-
зервуар расположен на верхнем — третьем
этаже сооружения, которое выполнено час-
тично из сборного и частично из монолит-
tHoro железобетона. Все строительные эле-
z менты, работающие преимущественно на
изгиб, были изготовлены из предваритель-
но напряженного железобетона. К строи-
тельным элементам, монтируемым из сбор-
ного железобетона, относятся опоры, про-
гоны и вспомогательные балки. Сам резер-
вуар для питьевой воды сооружен на месте
11| из монолитного предварительно напряжен-
| i ного железобетона. Днище и перекрытие
| I резервуара сделаны из перекрестно напря-
11 женных плит, расположенных между бал-
I Ж ками. Боковые стенки над опорами имеют
усиливающие ребра, что позволило стено-
J wtk z вые панели резервуара выполнить также в
/ виде перекрестно напряженных плит,
установленных между днищем и перекры-
тием с одной стороны и ребрами с другой.
Арматуру балок и плит составляли рядом
Рис. 176. Деталь разреза уложенные пучки проволок 0 5 мм из ста
резервуара в Бевервиикели марки St 110/140. Чтобы препятство-
вать сцеплению с бетоном, пучки оберты-
вались рубероидом. После твердения бетона пучки доводи-
лись до такой степени натяжения, чтобы после закон-
чившейся усадки и ползучести бетона и при полном за-
полнении резервуара в бетоне не возникало растягива-
ющих напряжений. Крайние панели у днища и перекрытия, в свя-
зи с возникающими здесь повышенными изгибающими моментами,
армировались дополнительными пучками стальных проволок, кото-
рые пропускались от наружного края этих панелей к внутреннему. У
внутреннего края натянутые элементы арматуры изгибались в виде
больших петель и выводились обратно к наружному краю. На один
кубический метр бетона резервуара расходовалось 40 кг стали мар-
ки St 110/140. Во французском журнале «Travaux» [181] опублико-
ван подробный материал о подземном сооружении для винодельчес-
кого предприятия, в котором, помимо двух производственных поме-
щений, имеются два ряда резервуаров в виде чанов. Каждый из
Рис. 177. Армирование фундамента 8-тонного кузнечного молота: а—попе-
речное сечение фундамента со станиной; б—слой напряженной арматуры I
(поперечный разрез и план); в—слой напряженной арматуры II (попереч-
ный разрез и план); г—слой напряженной арматуры /// (поперечный раз-
рез и план)
этих резервуаров по длине разделен пятью промежуточными стенка-
ми, одной—по ширине и двумя—по высоте, так что каждый резер-
вуар включает по 6 X 2 X 3 = 36 секций кубической формы и оди-
накового размера. Арматура состояла из пучков по 10 проволок
0 5 мм из стали марки St 140/160, которые протя|гивались через
круглые каналы сборных деталей после их монтажа и затем подвер-
гались натяжению. После натяжения арматурных пучков в полости
каналов нагнетался раствор.
Армирование железобетонного фундамента под 8-тонный кузнеч-
ный молот [182] иллюстрируется на рисунке 177. Во избежание воз-
никновения растягивающих усилий три работе молота в нижнем
бетонном блоке было уложено три слоя напряженной арматуры по
способу Фрейссине, с помощью которых достигалось -предвари-
тельное напряжение бетонного блока -в трех' -направлениях.
9—2. МОСТОСТРОЕНИЕ
Применение предварительно напряженного железобетона в мо-
стостроении развивалось в странах Европы различным образом.
В то время как в Германии сооружались монолитные предварительно
193
напряженные мосты, во Франции -применялись сборные предвари-
тельно напряженные железобетонные детали и конструкции.
Ниже приводятся некоторые характерные примеры сооружения
одно- и многопролетных мостов из сборных предварительно напря-
женных железобетонных элементов, в том числе и смонтированных
навесным способом без стационарных лесов и подмостей.
9—21. Мосты из сборных предварительно напряженных
железобетонных элементов
В 1941—1942 гг. был построен мост у Гросс-Зарне в Силезии
через р. Глатцер Нейссе [189]. Мост расположен на автодороге и
при ширине 24,5 м имеет пролет 42,2 м. Он состоит из 14 предвари-
тельно напряженных балок, уложенных через 1,72 м. На рис. 178
показаны продольный и поперечный разрезы этого моста.
Рис. 178. Предварительно напряженный мост через р. Глатцер Нейссе у
Гросс-Зарне в Силезии; продольный и поперечный разрезы: 1—опускной
колодец;* 2—подводный бетон
При производстве работ оказалось, что изготовлять балки целе-
сообразнее на береговой территории у места строительства объекта,
а затем надвигать сборные элементы на опоры. Балки выполнялись
по способу Ф р е й с с и я е. На рис. 179 показана установка стальных
опалубочных щитов для напряженно армированной балки.
Балка имеет следующие размеры: пролет—42,2 м, общая дли-
на—43,5 м, высота—2,6 ж, ширине—Ь,65 л<, ширина ребра—
0,15 м. Вес балки—1,99 т!пог. л<, при общем весе—87 т.
Для (напряженной арматуры применялась сталь марки St 60/90
с пределом прочности на разрыв от 9000 до 10 000 кг/см2 и преде-
лом текучести от 6000 до 7000 кг/см2. Натяжение арматуры со-
ставляло 5 500 кг/см2. Расчетное, установившееся предварительное
напряжение после проявления усадки и ползучести бетона,—
4000 кг/см2.
194
На рис. 180 показано продольное транспортирование балки на
блоках по подмостям, в русле реки. Чтобы балка не опрокидыва-
лась, она была снабжена подпорками от верхнего пояса к транс-
портным тележкам и связя-
ми между нижним поясом и
тележками.
В 1951 г. был восстанов-
лен путепровод «Катцван-
гер» над путями железнодо-
рожного узла в Нюрнберге
[184], разрушенный во время
войны. Железнодорожное
ведомство требовало, чтобы
конструкция моста была
коррозиеустойчивой. Приме-
нение обычного железобето-
на было заведомо исключе-
но, так как в неизбежные
тонкие трещины из-за усад-
ки и ползучести бетона к ар-
матуре проникали бы ды-
Рис. 179. Установка стальных щитов опалуб-
ки для бетонирования ребер и верхнего поя-
са предварительно напряженной железоба-*
тонной балки
мовые газы, выделяемые па-
ровозами и содержащие соединения серы. Поэтому для строитель-'
ства моста можно было использовать только такие материалы и
Рис. 180. Транспортирование балки от полигона к месту
монтажа
конструкции, которые были бы устойчивы против химически агрес-
сивных газов. Заказчик остановился на конструкции из предвари--
тельно напряженного железобетона, так как при этом сокращались1
1^.
расходы на эксплуатацию и уход за мостом. Из-за интенсивного и
непрерывного движения транзитных и маневровых поездов под пу-
тепроводом стальная конструкция потребовала бы частой и доро-
гостоящей окраски.
Полная длина путепровода составляет 144 он имеет 8 про-
летов и разделен на два участка неравной длины, с неподвижным
опиранием посередине на сохранившуюся промежуточную мас-
сивную опору (рис. 181). На устоях балки снабжены подвижными
яаа премию бетон
бетон
Рис. 181. Городской путепровод в Нюрнберге; продольный разрез
опорами. Промежуточные опоры выполнены в виде тонких, шири-
ной всего 25 качающихся стоек рамного типа. Концы отдельных
балок, перекрывающих пролеты путепровода и лежащих на качаю-
щихся опорах, имеют специальные сопряжения в четвертях, пере-
крывая, таким образом, друг друга, так как ,на стойках невозможно
располагать две рядом лежащие опоры балок (рис. 182).
Рис. 182. Стык балок над опорой: 1—свинцовая
плита; 2—газовая труба; 3—штырь 0 30 мм
Отдельные балки представляют собой сборные предварительно
напряженные конструкции, выполненные по способу Фрейе с ине,
Вайсс и Фрейтаг (рис. 183). От неразрезной несущей конст-
рукции в данном случае отказались, стремясь ее упростить и уско-
рить строительство путепровода. Балки изготовлялись на полигоне,
находившемся вблизи места строительства и примыкавшем к же*
лезнодорожным путям, откуда они доставлялись к месту их уклад-
196
ки, где они монтировались 90-тонным железнодорожным краном.
Каждая балка весила около 23 т.
Сборные предварительно напряженные железобетонные конст-
рукции имели поперечное сечение в виде ребристых настилов, укла-
дываемых через каждые 40 см (рис. 184). Просветы между ними
Рис. 183. Расположение пучковой арматуры главной балки
заполнялись ’монолитным бетоном. В зависимости от пролета на-
стилов устанавливалось от 1 до 3 поперечных балок, которые так-
же были предварительно напряжены с помощью пучковой армату-
ры. Таким образом была образована своего рода балочная решет-
ка. Благодаря предварительному напряжению несущей конструк-
ции в двух главных направлениях она работала как монолитное те-
ло, обладающее высокой устойчивостью.
Напрягаемая арматура конструкции состоит из пучков по 12
проволок 05 мм в каждом из стали марки St 165, выпускаемой ме-
Рис. 184. Частичное поперечное сечение в середи-
не пролета: 1—сборная балка; 2—монолитный
бетон; 3—поперечный пучок 12 0 5 леи; 4—про-
дольный пучок 12 0 5 мм
таллургическим заводом Рейнгаузен. Стальные проволоки облада-
ют прочностью 16 500 кг/см2 и пределом текучести 14 500 кг} см2.
Арматура уложена по траектории растягивающих напряжений
(рис. 183). Сила натяжения пучков составляла 10 500 кг!см2. В ка-
налы с проволочными пучками после их натяжения нагнетался тон-
козернистый цементный раствор. Полигон выпускал шесть балок в
неделю, так что вся потребность в них для постройки путепровода,
с учетом периода освоения, а также перебоев в работе, вызванных
климатическими условиями, могла быть удовлетворена в течение
3 месяцев. После твердения бетона для транспортирования балки
часть пучков подвергалась натяжению. Окончательное натяжение
происходило после установки балок на месте. Затем бетонирова-
197
лись промежутки между отдельными балками, а также поперечные
балки. Помимо каналов для укладки поперечной арматуры, уже
имевшихся в сборных конструкциях, в бетонируемых на месте эле-
ментах дополнительно с помощью надувных резиновых шлангов ус-
траивались полости для остальной арматуры. После твердения за-
их заводилась поперечная арматура,
которая подвергалась натяжению,
и затем нагнетался цементный
раствор.
В журнале, издаваемом Цемент-
ной и бетонной Ассоциацией
«Concrete Quarterly», в апреле ме-
сяце 1950 г. сообщалось о новых
предварительно напряженных мостах,
построенных в ряде стран после окон-
чания второй мировой войны. В чис-
ле этих сооружений отмечался мост
Вади-Мела в Тунисе, который был
запроектирован еще в 1941 г., но был
закончен и передан в эксплуатацию
лишь в 1948 г. Он имеет три пролета,
из них два по 38 м и один — цент-
ральный — 34 м. Несущая конструк-
ция состоит из 6 рядом продольно
расположенных балок двутаврового
сечения; каждая продольная балка
состоит из 12 сборных железобетон-
ных деталей, которые для обеспече-
ния высокого качества бетона изго-
товлялись в заводских условиях, а
укрупнительная их сборка в балки
производилась вблизи строительной
площадки. Собранные таким обра-
зом балки подвергались предвари-
тельному напряжению в продольном
направлении по способу Ф р е й с с и-
н е. После укладки всех балок мост,
в целях обеспечения его монолитно-
сти, предварительно напрягался и в
поперечном направлении. На рис. 185
показаны общий вид моста и один
из сборных железобетонных блоков,
из которых образуется балка. Далее
в тбм же номере журнала «Concrete
Quarterly» сообщается о сооружении ряда мостов: трехпролетного
автодорожного, построенного в Филадельфии (США) по способу
М а н ь е л ь-Б латон (рис. 186), трехпролетного железнодорожно-
го с применением предварительно напряженного железобетона в
Лилле (Франция), трехпролетного автодорожного лредварительно*на-
198
пряженного в Нёфшатель-ан-Брэй (Франция) и 15-пролетного
предварительно напряженного в Рио-де-Жанейро (Бразилия), слу-
жащего для связи города с аэропортом, находящимся на острове.
Три последних моста предварительно напряжены .по системе
Фрейссине.
Рис. 186. Балка трехпролетного автодорожного моста в Филадельфии
(США)
В Англии близ Лондона построен мост предварительно напря-
женной конструкции, выполненной по системе Ли — МакКолл,
балки которого [185] перекрывают участок -канала протяжением
около 380 м и шириной примерно 16 м. Отдельные балки были из-
готовлены на заводе в Ходдесдоне и доставлены по железной доро-
ге к месту их укладки.
Для перекрытия канала требовалось всего 512 балок. Они имели
двутавровое сечение высотой 75 см и шириной 60 см. Толщина
стенки двутавра составляла 10 см. Через каждые 3 м были предус-
мотрены ребра жесткости шириной 20 см с поперечно расположен-
ными отверстиями для поперечного армирования. Каждая балка
содержала 3 арматурных стержня 0 27 мм из стали «Мак-Аллой»,
которые подвергались натяжению после отвердения бетона. Верх-
ние полки были армированы обыкновенной сеткой, а по концам ба-
лок для распределения напряжений, вызванных анкеровкой натя-
нутой арматуры, была уложена обыкновенная поперечная армату-
ра из 9-миллиметровых стальных стержней.
Балки изготовлялись двумя неравными честями длинами 12,5
и 6,5 м, которые после твердения бетона сращивались. Шов меж-
ду частями балки заполнялся высокопрочным бетоном с тем, чтобы
арматура могла натягиваться в кратчайшие сроки. Бетонная смесь
балок состава 1 1,5:3 (щебень применялся крупностью 18 мм}
уплотнялась вибрированием. Водоцементное отношение равнялось
0,4. Арматура натягивалась с обоих концов, чтобы по возможности
избежать потерь натяжения вследствие трения. Для образования
каналов, в которых размещались стальные стержни, служили на-
дувные резиновые вкладыши. После натяжения стальных стержней
оставшиеся пустоты промывались струей воды и в них нагнетался
цементный раствор под давлением 0,3 кг/см2. Выступавшие концы
стержней, анкерные пластинки и гайки обмазывались битумом и
пазы, в которых располагались анкерные приспособления, заполня-
лись бетоном; балки транспортировались к месту их монтажа на
железнодорожных платформах.
199
После их установки каждые 20 балок подвергались поперечному
предварительному напряжению посредством 10 стальных стержней
0 21 мм.
При строительстве моста через Тампа-Бэй во Флориде (США)
[186] в большом количестве применялись сборные предварительно
напряженные железобетонные балки, изготовленные по системе
Ли — МакКолл. Следовало смонтировать 2178 балок двутавро-
вого сечения длиной по 16 м (рис. 187). Арматура состояла из трех
натягиваемых стержней 0 25 мм из стали «Мак-Аллой». Два стерж-
ня укладывались прямолинейно, тогда как очертание третьего
Рис. 188. Вид части строительства моста че-
рез Тампа-Бэй
Рис. 187. Попереч-
ное сечение моста
через Тампа-Бэй
во Флориде
(США)
стержня соответствовало кривой эпюре моментов для балки на
двух опорах. В поперечном сечении моста были расположены 6 ба-
лок с расстояниями между их осями в 1,80 м (рис. 188). Балки в
трети пролета для равномерного распределения эксплуатационной
нагрузки соединяются сборными поперечинами и взаимно напряга-
ются сквозным стальным стержнем. В верхнем поясе балок забе-
тонированы хомуты, которые выступают из очертания балки для
анкеровки железобетонного перекрытия. Постройка моста была на-
чата в 1950 г. и закончена в 1954 г. Предварительно напряженные
балки изготовлялись фирмой «Preload Comp.» в Нью-Йорке.
9—22. Мосты из монолитного
предварительно напряженного железобетона
В связи с шлюзованием реки Неккар у Хейльбронна для связи
между Хейльбронном и Бёккингеном потребовалось соорудить мост
200
через верхний портовый бьеф в створе улицы Обере Бадштрассе
[187}. По соображениям судоходства необходим был мост без проме-
жуточных опор. Предполагался висячий мост.-Однако администра-
ция города Хейльбронна, в обязанности которого входила эксплуата-
ция моста в будущем, склонялась более к строительству массивного
моста. Свободное живое сечение русла и высотные отметки приле-
гающих улиц допускали лишь са-мую незначительную строительную
высоту конструкции в середине пролета. По совокупности наличных
местных условий возникала необходимость проектировать предвари-
тельно напряженный мост.
Исходя из геологических условий—наличия скалы (доломита) на
глубине 5,80 м, была выбрана балочная конструкция со средней бал-
кой переменного сечения, защемленной между короткими боковыми
пролетами (рис. 189). Пролеты составляли 19,0—1-96,0+'19,0 м. Кро-
ме этого, балка имела еще консоль в 5,20 м, выступавшую за край-
ней опорой, и была выполнена столь массивной, что обеспечивала
1,2-кратный запас прочности при одновременном действии постоян-
ной и эксплуатационной нагрузок. Строительная высота балки по-
средине—1 ,/0 м. На берегу канала, примыкающего к г. Хейльбронну,
в непосредственной близости к береговой подпорной стенке распо-
ложена массивная опора, на другом берегу сооружена гибкая тон-
кая опорная стенка. Промежуточные опоры по обеим сторонам —
железобетонные с шарнирным опиранием.
Балка, несущая проезжую часть шириной 5 м и расположенные
по обе стороны тротуары шириной по 2,25 л<,—пустотелая, коробча-
той формы, имеет два промежуточных ребра и общую ширину 6 м.
Толщина ребер нижней и верхней полок пустотелого короба—пере-
менная, принятая в соответствии с данными статического расчета
балки. В тех местах, где нижняя полка тоньше 18 см, она снабжена
поперечными и продольными ребрами жесткости. Коробчатое сече-
ние балки, кроме этого, разделено несколькими поперечными диаф-
рагмами.
Предварительное напряжение конструкций моста производилось
по системе Баура — Леонгардта. Малая строительная высота
балки требовала большой силы натяжения арматуры (примерно
5 900 т), поэтому с каждого -конца балки было применено по 3 на-
тяжных устройства. Оплошная непрерывная арматура, необходимая
для средней части пролета балки, проходила по всей ее длине. В
опорных частях балки арматура, предназначенная для восприятия
опорных моментов, подвергалась предварительному напряжению пу-
тем ее натяжения в соответствии с эпюрой моментов, с разведением
анкерных петель -в верхней полке. Для восприятия касательных на-
пряжений потребовалось применять многочисленные петли из от-
дельных групп проволоки. Величина перемещения натяжного блока
отвечает удлинению наиболее длинной петли. Короткие петли рас-
положены по отношению к натЛкному блоку таким образом, что
они примыкают к нему лишь тогда, когда величина перемещения
натяжного блока соответствует удлинению наиболее короткой
петли.
201
8
Рис. 189. Мост в створе улицы Обере Бадштрассе в Хейльбронне- а—общий вид; б—продольный разрез по оси моста; в—вид
сверху без плиты проезжей части; 1—блок напряженных прядей; 2—тощий бетон; 3—стальные ящики; 4— ось моста
Натяжные блоки расположены на совершенно ровной плоскости
бетона, покрытой для скольжения листовым металлом. Чтобы пере-
мещать натяжные блоки, применялись гидравлические домкраты,
так называемые «котлы», которые бетонировались и оставались в
конструкции.
Напряженная арматура состояла из прядей по семи проволок в
каждой с диаметром проволоки 3 мм и минимальной прочностью на
разрыв 175 кг!мм2.
Мост был построен в течение августа—декабря 1950 г. Этот мас-
сивный мост внешне выглядит очень легкой я стройной конструкци-
ей, которая хорошо вписывается в общий рельеф 'Местности.
При восстановлении моста через Дунай в Ульме (Генстор) учи-
тывались особые условия, влиявшие на его конструкцию [188].
Для отвода высоких паводковых вод нужно было сохранить ширину
живого сечения реки, порядка 81 ле, т. е. реку нужно было перекрыть
одной единственной аркой. В соответствии с перспективным судоход-
ством в верхнем течении Дуная требовалось выдержать такие габа-
риты прохода под мостом по высоте и ширине, которые потребова-
ли повысить проезжую часть в его середине, чему мешали короткие
подходы. При пролете 81,3 м можно было располагать строительны-
ми высотами только 1,20 м в замке и 4,20 м в пяте.
В 11949 г. проводился закрытый конкурс, и было решено построить
мост предварительно напряженной конструкции. Рабочий проект пре-
дусматривал бесшарнирную арку (рис. 190), за-мок и пята которой
настолько упруги, что опорная реакция проходит через ядро сече-
ния замка и ось пяты. В пятах арки нельзя было устраивать шарни-
ры, так как стойки над аркой выполнены в виде стержневого тре-
угольника, состоящего из удлиненного рамного ригеля, вертикаль-
ной сжатой опоры и предварительно напряженной косой растянутой
стойки, причем ось пяты у фундамента совпадает с точкой пересече-
ния осей обеих этих опор. При неподвижном фундаменте в пятах из-
за деформаций рамного ригеля должны происходить смещения, и
угловые вращения. Обе опоры выполнены настолько тонкими, что они
могут изгибаться при допускаемых напряжениях. Эксцентрицитет,
возникающий в обеих опорах, не имеет значения как для рамного
ригеля, так и для фундамента [188].
Мост имеет пролет 82,4 м, проезжую часть шириной 12 м и тро-
туары по обе стороны шириной по 3 м. По продольной оси мост раз-
делен швом, проходящим и через фундамент, на две совершенно рав-
ные половины. На проезжей части продольный шов перекрыт сво-
бодно лежащей плитой шириной 60 см.
Стальная арматура подвергалась натяжению по способу «диви-
даг», причем предварительное напряжение моста создается как в по-
перечном, так и в продольном направлении. Продольные фермы и
плита проезжей части вместе с консольными частями образуют еди-
ную систему несущей конструкции. Для напрягаемой арматуры
использовались стержни унифицированного диаметра 26 мм с на-
катанной резьбой для крепления анкерных пластин и гаек.
Для расчета продольных балок «за основу была принята двух-
203
Рис. 190. Дунайский мост у Генстора в Ульме: а—продольный разрез; б—горизонтальный разрез по В—В\ в—поперечный рйзрез
по д_д; г—продольный разрез по напряженной арматуре; д— вид сверху на напряженную арматуру; /—горизонт паводка
1896 г.; 2—горизонт подпора; 3—горизонт межени; 4—стальная опора; 5—старая ось моста; б—новая ось моста
Рис. 191. Дунайский мост у Ген
стора в Ульме; напряженная ар-
матура
шарнирная рама с пятовыми шарнирами в точке пересечения рас-
тянутых и сжатых опор. Затем, по смещениям системы, рассчиты-
вались добавочные напряжения опор, причем учитывалась и упру-
гость грунта основания. При твердом грунте (скала) толщина сжа-
той опоры уменьшалась бы со ПО до 100 см для того, чтобы ос-
таться в пределах допускаемых напряжений. Расчет велся для на-
грузок с учетом собственного веса,
подвижной нагрузки, предваритель-
ного напряжения арматуры, ползу-
чести и усадки бетона, а также и
действия температуры [188]».
На рис. 191 показана половина
моста в опалубке.
Прогибы моста устанавливались
путем наблюдения над болтами, за-
бетонированными в тротуар с про-
межутками в 10,30 м. Для оценки
степени ползучести бетона в опоры
были заделаны пустотелые стержни
длиной 10 м. Нижние концы этих
стержней плотно анкерованы в бетон
фундамента, а верхний конец пока-
зывает усадку и ползучесть бетона.
Кроме того, для наблюдения за пол-
зучестью по оси продольной фермы
был заделан стальной стержень дли-
ной 94 ле, на одном конце которого
находится рычаг, отмечающий в
трехкратно увеличенном масштабе
продольные перемещения.
Первый железнодорожный мост
из предварительно напряженного же-
лезобетона был построен в 1950—1951 гг. близ Грифте, на трас-
се линии Кассель—Гисен [189]. Речь идет о мосте с двумя средни-
ми пролетами по 25,10 ле и четырьмя боковыми пролетами по 20,00 м
каждый. Конструкция моста из предварительно напряженного желе-
зобетона системы «дивидаг» выполнена в виде монолитной неразрез-
ной балки над 6 пролетами. Оба железнодорожных пути уложены на
двух, независимых друг от друга, балках, каждая из которых имеет
массивное поперечное сечение шириной 1,75 м и высотой 1,85 м. По
обе стороны балок выступают консоли, на которых помещается огра-
ничиваемое ими балластное щебеночное корыто и тротуар, а также
канал для кабеля (рис. 192). Очертание напряженной арматуры из
стали марки St 90 0 26 мм следует эпюрам изгибающих моментов.
Во избежание потерь от трения при натяжении стальных стержней
последние проходят через один пролет и едва вступают в следующий
Пролет.
Мост хорошо гармонирует своими простыми формами с окружаю-
щим ландшафтом. Поверхности бетона остались необработанными.
205
Опора 3
Опора /
Опора 2
Рис. 192. Железнодорожный мост у Грифте на линии Кассель—Гисен:
а—продольный разрез; б—план; в—поперечный разрез В—В-, г—располо-
жение элементов напряженной арматуры; д—армирование одной из балок
Леонгардт опубликовал сообщение [190} о работе неразрез-
ных предварительно напряженных балок/на основании опыта 50
построенных многопролетных сооружений’. Неразрезные балки вос-
принимают не только различные по величине, но и знако-
переменные моменты, т. е. положительные — в пролетах и отрица-
тельные— над опорами. Для балок с параллельными верхним и
нижним поясами и равномерно распределенными нагрузками распо-
ложение натянутой арматуры по параболе является наиболее благо-
приятным (рис. 193). Оно позволяет избежать растягивающих на-
пряжений «в бетоне, вызванный изгибом и сдвигом, или же свести их
к минимуму.
Pjic. 193. Балка с параллельными верхним и нижним поясами
и криволинейной напряженной арматурой
Арматурные элементы со многими перегибами создают при их на-
тяжении значительное трение. Поэтому были сделаны попытки пря-
молинейного расположения натягиваемой арматуры, с-такими изме-
нениями поперечного сечения балки, при которых линия, проходящая
Рис. 194. Балка с криволинейной осью и прямолинейной напряжен-
ной арматурой
через центр ее тяжести, находилась бы на требуемом расстоянии от
арматурного элемента (рис. 1194). Такое решение практически не-
применимо, так как поверхность проезжей части не может быть
волнистой.
Рис. 195. Балка с криволинейной осью и криволинейной напряжен-
ной арматурой
Нечто среднее между первым и вторым решением представляет
собой балка с изогнутым нижним поясом и прямым верхним поясом.
Натянутая арматура в этом случае имеет слабо изогнутое очертание
(рис. 195).
207
Арматуру можно размещать отдельными участками со стыками
внахлестку и промежуточной анкеровкой (рис. 196). Проблема тре-
ния была изучена Леонгардтом на основе многочисленных
опытов и практических испытаний конструкций. Существенными
факторами, от которых зависит величина трения, являются: коэффи-
циент трения р. проволоки о бетон; кривизна петли арматуры; защем-
ление элементов арматуры в канале в зависимости от их количества
Рис. 196. Балка с прямолинейной осью и перекрывающимися эле-
ментами напряженной арматуры
и расположения; отклонения канала от требуемого проектного по-
ложения, что может вызвать непредвиденные усилия вследствие из-
менения направления и взаимное защемление и переплетение еще
не натянутых проволок или пучков с натянутыми проволоками при
большом их количестве.
Леонгардт подробно рассмотрел вопрос о запасе прочности се-
чения неразрезных балок на опорах. У неразрезных балок разру-
шение может наступить не только в пролете, но <и у опор, где дейст-
вуют значительные отрицательные моменты и большие поперечные
силы. Если над опорой возникают трещины, то происходит перемеще-
ние моментов, т. е. пролетные моменты увеличиваются, а опорные мо-
Рис. 197. Трещины и несущая способность предвари-
тельно напряженной неразразной балки в стадии
разрушения
менты уменьшаются. Посредством предварительного напряжения в
балке может быть образована сжатая зона, свободная от трещин,
которая проходит над опорами в нижней части балки и в верхней
части пролета (рис. 197). В месте перегиба над опорами арматура
208
передает на них значительную часть вертикальных нагрузок. Бетон
между натянутой арматурой и опорой действует как ряд стоек, и
здесь его целесообразно армировать спиральной проволокой в вер-
тикальном направлении и в направлении действия сжимающих сил
в бетоне (рис. 198).
Рис. 198. Арматура предварительно напряженной не-
разрезной балки над промежуточной опорой: 1—пу-
чок; 2—спирали или хомуты в ребре и в сжатом
поясе
Из всех монолитных предварительно напряженных железобетон-
ных мостов наиболее длинным является мост через пойму Дуная у
Унтермархталя на государственной трассе УльмФидлинген [191], по-
строенный в 1953 г. Данный пятипролетный мост—неразрезной кон-
струкции, считая и его концевые консоли—имеет общую длину
375 м (рис. 199). Несущая конструкция состоит из двух балок тол-
щиной по 65 см с расстоянием между ними 6 м', над балками нахо-
дится ребристая плита с двумя боковыми консолями по 2,50 м. Ребра
расположены с промежутками в 50 см (рис. 200). Конструкция изго-
товлялась в виде двух продольных частей, которые у опоры II были
соединены петлевым разведением продольной напряженной армату-
ры. Натяжение элементов продольной арматуры производилось по
системе Баур а—-Л еонгардта, а поперечной—способом «Лео-
ба». Рис. 201 показывает опору II с разведением анкерных петель
обеих частей конструкции, а рис. 202—подготовленные арматурные
пучки, уложенные'в опалубку одной из частей конструкции; у пра-
вого конца моста видна вагонетка с мотовозом, применявшаяся для
укладки пучков в металлическую опалубку.
В 11950—1951 гг. по системе Баур а—Л еонгар дта из предва-
рительно напряженного железобетона был построен железнодорож-
ный мост через Неккарский канал в Хейльбронне. Несущая конст-
рукция состоит из пустотелой плиты высотой 1,10 ле, перекрывающей
5 пролетов по 21,6 м. На рис. 203 показан общий вид натяжных
устройств и арматуры моста, натягиваемой в металлической опа-
лубке.
209
Рис. 199. Мост через пойму Дуная в Унтермархтале: а—поперечный
разрез; б—продольный разрез; в—разрез по ребристой плите; 2—ось
моста; 3—главная напряженная арматура; 4—асфальт; 5“—напряженная
арматура
Рис. 200. Мост через пойму Дуная
в Унтермархтале; вид снизу
Рис. 201. Мост через пойму Дуная в
Унтермархтале. Петлевое разведение
арматуры у опоры
Рис 202. Мост через пойму Дуная в Унтермархтале.
Уложена металлическая опалубка для укладки пуч*
ков арматуры
Заслуживает внимания проект трехшарнирного рамного моста на
трассе, соединяющей две части города Хейльбронн над гаванью ка-
нала [192]. При его сооружении выдвигалось требование сохранить
судоходный габаритный профиль. На одном из берегов под новым
Рис. 203. Железнодорожный мост через Неккар-
ский канал в Хейльбронне: натяжные блоки и на-
пряженная арматура, проложенная в металличе-
ской опалубке
мостом необходимо было пропустить железнодорожные пути, при
этом выдвигалось требование использовать сохранившиеся берего-
вые устои и опорные стенки арки старого моста, т. е. на узкие
старые фундаменты' следовало установить новые пролетные строения,
расширенные на 2,20 м (рис. 204). Главная ферма состоит из двух
пустотелых частей коробчатого сечения, независимых друг от дру-
га в поперечном разрезе и разделенных на всем протяжении.
Преимущество пустотелого поперечного сечения заключается в
том, что создается большой момент сопротивления, способный вос-
принимать изгибающие моменты; такое сечение обладает также
значительной прочностью на кручение и может воспринимать вне-
центренные нагрузки.
Промежуточное пространство между двумя полыми сечениями пе-
рекрыто плитой, имеющей с двух сторон шарниры. На плите располо-
жена одноколейная трамвайная линия. Тротуары! расположены, с
обеих сторон на консолях.
Для придания жесткости в пустотелых сечениях устроены попе-
речные дифрагмы с промежутками 9 м. Все они имеют толщину 20 см,
за исключением диафрагм над пятовыми шарнирами, которые имеют
толщину 30 см, так как они предназначены для передачи усилий вет-
ровой нагрузки от проезжей части к пятовым шарнирам.
. Большая трехшарнирная арка перекрывает канал пролетом
107,80 м. Консоли арочной рамы выступают за пятовые шарниры к
береговым сторонам и несут боковое пролеты по 21,3 м. Стрела арки
212
„ Продольный разрез
—21,30
-----80,00-
Вид сдержу
4Д
ta
Разрез по проезжей части
-^^ЬЗООДО^-
Разрез Д-Д
!,90^—
Рис. 204. Трехшарнирный рамный мост над гаванью канала в Хейльбронне:
/—судоходный габарит; 2—подпорный горизонт; 3—слой 5-см асфальта, слои
рубероида и специальной изоляционной массы; 4— напряженная арматура
----ьоо-------------
f.75---------
Разрез В-В
\175
Разрез с-С
—про—
w
составляет 11,15 ле, следовательно, отношение высоты к пролету рав-
но 1 :9,7.
Эпюра напряжений для полых сечений арочной прехшарнирной
рамы определяется в зависимости от принятого предварительного на-
пряжения.
(Предварительное напряжение осуществлялось обжатием бетона в
растянутой зоне, при полном использовании сечения для размещения
натягиваемой арматуры. Арматура состоит из тросов 0 38 мм из 62
I)
Рис. 205. Рамный мост, предварительно напряженный: а—продольный разрез;
б—разрез по проезжей части коробчатого сечения; 1—покрытие; 2—защитный
слой; 3—водоотвод через каждые 6 м
холоднотянутых проволок 0 4,1 мм, закаленных с охлаждением ме-
талла по способу патентированйя. Тросы уложены в плоских откры-
тых каналах конструкций проезжей части и заканчиваются на раз-
ных уровнях у ее концов, чтобы создать место для анкеровки и уста-
новки домкратов. Каналы для тросов выполнены узкими, чтобы не
уменьшать площадь поверхности, на которую, передается давление в
местах концевой анкеровки. Поэтому тросы не имели головок, они на-
плавлялись на месте, после укладки тросов. Для наплавки приме-
нялся сплав, содержащий 95% цинка, 4% алюминия и 1% меди.
Арматура подвергалась натяжению, когда последние слои бетона
в ребрах конструкции достигали 10-дневного возраста, а первые
примерно 30-дневного. После натяжения арматуры каналы, в кото-
рых она была размещена, бетонировались. Учитывая, что не каждая
214
проволока обволакивалась бетоном, можно полагать, что происхо-
дило лишь частичное сцепление арматуры.
Прочность на растяжение отдельной проволоки равна примерно
17 000 кг!см2, а свитого каната — около 16 000 кг1см2.
Тросы по длине конструкции разведены в соответствии с изме-
нением растягивающих сил при изгибе. Таким образом в замковой
части арки трос отсутствует и ни один трос не проходит через весь
пролет. Для анкеровки тросов внутри пролета они укладываются пет-
лями в плоские открытые каналы поверхности «плиты. Низкий скос по
краям клиньев защищен полосовой сталью, чтобы избежать скалыва-
ния и образования трещин, бетон за сталью армирован. Взаимное
расстояние между петлями выбрано таким,образом, чтобы было га-
рантировано восприятие сил поперечным сечением ребра.
«Передача напрягающих сил у концевой анкеровки от армату-
ры к более глубоко лежащим частям бетона обеспечивается раз-
личным образом. Оказалось возможным эти силы передавать
посредством сдвигающих касательных напряжений, которые при
первоначальной общей силе величиной в 3 800 т в воображаемой
плоскости трещин, косо восходящей под уклоном 1 :5, достигают
5,2 кг!см2, но потом уменьшаются. Эти растягивающие напряжения
могут быть переданы на один бетон. Армирование может обеспе-
чить дополнительный запас прочности. Профессор М ё р ш (Morsch)
полагал, что в бетоне вокруг арматуры образуются нисходящие
сжатые «раскосы», которые опираются на воображаемые опоры
в слое бетона, лежащем глубже, и удерживаются в равновесии вер-
тикальными хомутами, захватывающими сжатые «раскосы», в го-
ловке и анкерующими против опрокидывания вниз. Таким путем
получилась концентрация арматурной стали, которая, однако, ог-
раничивалась головкой консоли» [192}.
Строительные работы, производившиеся фирмой Вайсс и
Фрейтаг, были начаты в ноябре 1948 г. и в Основном законче-
ны в декабре 1949 г. В мае 1950 г. мост был открыт для движения.
Рис. 206. Труба — акведук над дорогой Рим —
Неаполь близ Казилина
215
В Швейцарии был построен косой рамный мост шарнирной кон-
струкции, расположенный на уклоне, выполненным из предваритель-
но напряженного железобетона по системе В. В. R. V. [193]. Главный
Рис. 207. Вид изнутри напорной
трубы
пролет в 53 м перекрыт трехшарнирной рамой с переменным попе-
речным сечением. Сила предварительного натяжения воспринимается
54 пучками из специальной проволоки прочностью 15 000 кг/см2.
Большинство пучков проходит по всей длине рамы. Отдельные пуч-
ки отогнуты вниз или проходят только через одну часть моста. В по-
перечном направлении плита проезжей части предварительно напря-
жена пучками, расположенными с промежутками 1,50 м.
На рис. 205 показаны продольный, поперечный разрезы и план
этого моста. Каждому пучку сообщалось натяжение 80 т.
На рисунках 206 и 207 показана напорная труба — акведук над
дорогой Рим—Неаполь близ Казилина, работающая как простая бал-
ка с пролетом 24 м. Труба имеет общую длину 200 м. Диаметр на-
порной трубы—4,20 м при толщине стенки 40 см; труба предвари-
тельно напряжена в продольному поперечном направлениях по
швейцарскому способу В. В. R. V. [194].
9—23. /Навесная сборка (без подмостей) мостов
из предварительно напряженного железобетона
Способ навесной сборки без подмостей впервые был применен
45 лет тому назад при постройке трехшарнирного арочного моста
через Тельтовский канал близ Берлина. При строительстве моста без
подмостей было возможно не ограничивать судоходство. Навес-
ной способ монтажа был применен и при постройке одного алюми-
216
ниевого моста. Принцип сборки этого моста не отличался от монта-
жа стального моста [195}. Для мостов из железобетона’ требуются
громоздкие, большие подмости. Они должны воспринимать первона-
чально нагрузки, которые еще не может нести свежий, не затвердев-
ший бетон. Установка таких подмостей связана с серьезными техни-
ческими трудностями, например, с необходимостью обеспечить бес-
препятственное судоходство при большой высоте моста над уровнем
местности или высоких паводковых водах, а иногда и при совокуп-
ности всех этих причин. Поэтому возникла мысль применять навес-
ную сборку при строительстве железобетонных мостов.
Первая попытка была сделана в 1930 г. при постройке железо-
бетонного балочного моста через Рио до Пеихе в Санта Ката-
рина в Бразилии [196]. Мост был запроектирован с средним -проле-
том 68 м и по одному боковому пролету 24 и 27 ле, При возведении
среднего пролета нельзя было рассчитывать на установку подмос-
тей, так как по характеру водотока подъем уровня воды за короткое
время мог достигнуть 12 м. Постройка этого железобетонного моста
по способу навесной сборки являлась смелым решением, учитывая,
что из существовавших большепролетных железобетонных балоч-
ных мостов в то время он был самым большим. Береговые пролеты
и первые 10 м моста с обеих сторон реки были построены на подмос-
тях. Остальная часть отдельными блоками по 1,50 м выполнялась
навесным способом. Арматура состояла из стальных стержней диа-
метром 38 мм и длиной 1,5 м, связанных между собой стальными
муфтами, которые располагались таким образом, чтобы на одно
и то же поперечное сечение балки приходилось не более одного
стыка арматурных стержней. Для прочного соединения отдельных
участков балки в каждом месте стыкования в растянутой зоне на
расстоянии 5 см друг от друга помещались короткие стальные
стержни толщиной 6 мм\
Способ навесной сборки был применен при постройке в 1938—
1939 гг. железобетонного железнодорожного моста через Луалабу
близ Конголо в Бельгийском Конго [197]. Навесная сборка осущест-
влялась в неполном виде; для различных стадий строительства
использовались вспомогательные подмости, передвигавшиеся по
верхнему поясу мостовых балок, с помощью которых мост бетониро-
вался довольно значительными участками. Во время строительства
стальной вспомогательный мост консольно выдвигался сперва с одно-
го, затем с другого среднего быка в пролет между ними, и отдельные
участки железобетонного моста бетонировались на подмостях, под-
вешенных к стальному вспомогательному мосту (рис. 208). Для со-
единения обоих консольно выступающих концов моста стальной
вспомогательный мост должен был быть выдвинут с одной стороны
настолько, чтобы его аванбек мог лечь на другой консольно высту-
пающий конец моста. Путем правильно выбранного положения
стального монтажного моста, во время соединения его обоих
консольных концов стальной ферме моста придавалось такое пред-
варительное напряжение, при котором снижались моменты от вре-
менной нагрузки. В данном случае речь идет не о предварительном
217
напряжении железобетона, а о предварительной нагрузке, так как
благодаря установке монтажного моста в качестве нагрузки соз-
дается определенная эпюра моментов, которая после удаления мон-
тажного моста исчезает, а при эксплуатационной нагрузке возника-
ет вновь.
Способ навесной сборки балочных железобетонных мостов был
детально изучен в 11938 г. Хавранеком (Hawranek) [198]. В своей
статье он указывает, что для навесной сборки железобетонных ба-
лочных мостов в настоящее время (т. е. в И938 г.) можно использо-
вать быстротвердеющие цементы, которые необходимы потому, что
свежезабетонированные участки бетона подвергаются нагрузкам от
примыкающих новых участков. Кроме того, при навесной сборке
можно применять «пропариваемый бетон» или «предварительно на-
пряженный железобетон», по Фрейссине. В этой же статье гово-
рится, что если при навесной сборке сокращаются усадочные напря-
жения, то можно применять предварительно натянутые высокопроч-
ные сорта сталей.
Ф и шер (Fischer) [199] в своей статье о новых способах арми-
рования и выполнения крупных составных поперечных сечений так-
же внес предложение о строительстве железобетонных мостов навес-
ным способом. Предложенный им способ представляет собой разно-
видность способа Me л ан а. Основная его идея заключается в том,
что первоначально растянутые элементы конструкции должны быть
длительное время открыты, а сжатые элементы очень слабо армиро-
ваны и заблаговременно усилены бетоном или разгружены. Жесткая
арматура консоли монтируется сперва полностью, либо путем подачи
на плаву укрупненных отдельных частей, либо навесным способом,
общеупотребительным при стальных конструкциях. Лишь после
этого консоль бетонируется со средней опоры отдельными-участка-
ми. Сжатый пояс должен быть устойчивым на продольный изгиб
до его полной строительной готовности, наступающей после бето-
нирования
218
Ссылаясь в своей статье на предварительно напряженный желе-
зобетон конструкции Фрейссине, автор указывает, что оба
способа могут взаимно дополнять друг друга, например, при при-
менении их в сборном железобетоне для мостов малых пролетов.
Следовательно, имеется в виду не монолитный железобетон, а сбор-
ные железобетонные конструкции, монтируемые навесным спо-
собом.
Следуя предположениям Хавранека, -Лазаревиц (Laza-
rev! с) [200] в 1939 г. предложил новую конструкцию для железобетон-
ных мостов больших, пролетов и-более подробно описал навесной спо-
соб «возведения железобетонных балочных мостов. Лазаревиц
считает, что процесс предварительного напряжения может без особых
трудностей сочетаться со способом навесного монтажа железобетон-
ных балочных мостов, и поэтому .можно ожидать значительных
выгод от предложений Фрейссине,. в частности, путем ускоренно-
го твердения бетона при обработке его паром. Совершенствуя спо-
соб навесной сборки, можно повысить точность монтажа при боль-
ших поперечных сечениях и ускорить строительные работы.
Балочные железобетонные конструкции для пролетов до 160 м при
их монтаже навесным способом могли бы соперничать со стальными
конструкциями.
Более, подробных данных о практическом осуществлении спосо-
ба навесной сборки предварительно напряженных железобетонных
мостов Лазаревиц не приводит. Из рис. 209, иллюстрирующего
его статью, видно, что в его предложении речь идет не о чистом
способе навесной сборки, так как для навески железобетонных кон-
солей над перекрываемыми пролетами употребляются натяжные
вспомогательные элементы, по-видимому, представляющие собой
проволочные стальные канаты. О последовательности организации
работ сказано, что сперва изготовляются вспомогательные элементы
с ветровыми связями, а затем — остальные элементы.
Заслуживают внимания предварительно напряженные железобе-
тонные мосты через р. Марну у Люзанси, Эсбли, Аннет, Трильбар-
ду, Шанжи и Юсси, с последующим сцеплением арматуры с бето-
ном, построенные по проектам Фрейссине в 1947—1949 гг. при
частичной свободной навеске. Мост у Люзанси состоит из трех глав-
ных ферм коробчатой формы. Каждая ферма образует двухшарнир-
ную раму и состоит из 22 предварительно напряженных железобе-
тонных деталей, весом каждая от 5 до 6 т. Пучковая напряженная
арматура укладывается в пазы, которые после предварительного
напряжения ферм бетонируются. Для равномерного распределения
эксплуатационных нагрузок на отдельные фермы мост на уровне
плиты проезжей части предварительно напрягается и в поперечном
направлении.
Монтаж отдельных ферм начинался с навески трех крайних
сборных предварительно напряженных железобетонных элементов,
считая от берегового устоя. Прочие железобетонные детали укрупни-
тельно собирались в балку на берегу и надвигались, как готовая
часть фермы (рис. 210). Крайние сборные детали и средняя часть
219
фермы длиной 40 м надвигались при помощи кабель-крана, сконст-
руированного для этой цели. Затем отдельные части временно крепи-
лись и после замоноличивания швов и твердения раствора, приме-
нявшегося для заливки швов, окончательно анкеровались при
Рис. 209. Навесная сборка предварительно напряженных мостов, по Лазаре-
вичу: а—многопролетный мост; б—схема способа навесной сборки; в—попе-
речное сечение по опоре моста:
1—скальное основание; 2—рабочая стадия; 3—домкраты; 4—рабочая пло-
щадка; 5—натяжное устройство; 6—ребра жесткости и ребра, подпирающие кар-
кас
ступенчатом натяжении арамтуры. С помощью регулировочного
приспособления, смонтированного под шарнирами главной фермы,
и гидравлических домкратов элементы выверялись и с учетом усад-
ки и ползучести [202}.
Опыт возведения моста у Люзанси был использован при построй-
ке других мостов через р. Марну.
Способ Фрейссине был усовершенствован и применен фир-
мой Вайсс и Фрейтаг, которая в 11948 -г. разработала кон-
курсный проект моста через р. Рейн у Кобленц-Пфаффендорфа. Не-
сущей конструкцией являются две сквозные решетчатые фермы с
консолями, шарнирно сопрягающимися в центральном пролете
(рис. 211). В поперечном сечении моста находятся 6 главных ферм с
220
промежутками по 3 м. Для равномерного распределения нагрузок
между фермами в каждом узле решетки ойй б^вли связаны попе-
речными балками. Продольные балки
поперечно напряженной плиты про-
езжей части образованы стержнями
верхнего пояса, состоящими из полых
профилей, с тем чтобы уменьшить
пролет плиты проезжей части, повы-
сить ее прочность на кручение и соз-
дать достаточную ширину для примы-
кания смежных элементов. О монтаже
несущей конструкции в пояснительной
записке к проекту сказано:
«Отправными точками при проек
тировании несущей конструкции было
сохранение в период строительства су-
доходного габарита шириной 25 м, а
также возможная экономия древеси-
ны для подмостей. Поэтому после воз-
ведения быков предусматривалось на-
чать навесным способом сборку кон-
Рис. 210. Схема возведения мо-
стов на р. Марне
сольных частей фермы одновременное
двух сторон. Отдельные элементы, максимальный вес которых со-
ставляет 25 т, доставляются судами и устанавливаются на место.
Затем в трубках или открытых каналах укладываются пучки, под-
вергаемые затем натяжению. Требуемое при этом заанкеривание
Рис. 211. Проект консольной решетчатой фермы из сборных деталей
моста через р. Рейн у Кобленц-Пфаффендорфа
пучков в опорах достигается устройством временных упоров. Когда
навесная сборка в боковых пролетах доходит до устоев, консоль
в главном пролете достигает длины около 60 м\ она временно под-
пирается несколькими кустами свай, а остающаяся средняя часть
длиной примерно 50 м доставляется наплаву. Средняя часть соби-
рается на берегу из отдельных элементов, а соединяющий их шар-
нир на время транспортировки осуществляется с помощью времен-
ных пучков. Когда конструкция замкнута, временные упоры на
быках удаляются и несущая конструкция опускается на постоян-
ные опоры.
Попереч1ные предварительные напряжения плиты проезжей ча-
сти, поперечных балок и соединительных стержней нижнего пояса
осуществляются в процессе ебдрки ферм.
221
Проезжая часть, тротуары, а также парапеты выполняются обыч-
ным способом».
На рис. 212 показан продольный разрез части главной фермы
с пучками стальных проволок, расположенными, в открытых кана-
лах, а также поперечный разрез стержня верхнего пояса и раскоса.
Проект этот не был осуществлен, так как заказчик предпочел сталь-
ную конструкцию.
Рис. 212. Продольный разрез части решетчатой фермы моста Коб-
ленц-Пфаффендорф: 1—48 пучков; 2—4 пучка; 3—40 пучков; 4—один
пучок; 5—24 пучка; 6—3 пучка; 7—5 пучков; 8—13 пучков; 9—8 пуч-
ков; 10—16 пучков; 11—10 пучков; 12—7 пучков
Вместо мелкой сборки составных несущих конструкций решет-
чатого типа из напряженных сборных железобетонных деталей
Фмнстервальдер предложил способ навесной сборки решет-
чатых ферм со стержнями, бетонируемыми на месте с применени-
ем монолитного бетона [203]. Существо этого предложения заклю-
чается в том, что при возведении моста из решетчатых железобетон-
ных балок, которые перекрывают два пролета (рис. 213), главные
фермы выполняются в виде консольных балок, которые равными
отрезками выступают по обе стороны быков. В процессе навески
панели решетки монтируются без подмостей, как и в обычном
железобетоне: сперва устанавливается арматура растянутых и
сжатых стержней каждой панели, затем бетонируются сжатые
стержни и на соответствующем участке консоли натягивается
арматура растянутых стержней, и только после окончания
этих операций консоль бетонируется по всей длине. После того как
222
части решетчатой балки, -расположенные непосредственно над бы-
ком и рядом с ним, выполнены вблизи узла для устройства каждой
примыкающей панели в сжатом поясе, образуется рабочий шов; вся
Рис. 213. Предварительно напряженная решетчатая ферма
и растянутые стержни верхнего пояса,
этом месте после натяжения, упираются
Рис. 214. Подвижные висячие подмо-
сти для производства свободной наве-
ски предварительно, напряженных же-
лезобетонных решетчатых ферм
уже уложенная арматура верхнего пояса и арматура раскосов око-
ло узлов стыкуется между собой. С помощью висячих подмостей,
спирающихся на уже забетонированную часть конструкции и на
консольно выступающую арматуру соседней панели, присоединя-
ются стяжными муфтами к арматуре готовой панели и бетонируют-
ся стержень нижнего пояса и сжатые стержни.
По другому варианту этого способа для создания сил предва-
рительного напряжения в растянутык стержнях решетчатых балок
можно арматуру этих стержней помещать в каналах в теле бетона,
заполненных пластической массой или оставлять свободно лежа-
щей в этих каналах, а затем подвергать натяжению после его твер-
дения. В пустоты между бетоном и арматурой нагнетается вяжу-
щее, например, цементный раствор. При этом способе после
устройства частей решетчатой балки, лежащих над быком и не-
посредственно рядом с ним, в растянутом поясе близ узла обра-
зуется рабочий шов,
заканчивающиеся в
в уже отвердевший бетон верхнего пояса, для чего приме-
няются обычные анкерные уст-
ройства. Затем с помощью вися-
чих подмостей, опирающихся на
уже готовую часть конструкции
и консольно выступающих на од-
ну панель, бетонируют все стерж-
ни следующей панели.
У двух- или трехпролетного
моста концы соседних консоль-
ных балок, обращенные друг к
другу, разделены швом, который
может передавать поперечные, но
не продольные силы или момен-
ты. У устоев концы консольных
балок могут быть заанкерены
для восприятия вертикальных
сил.
Подвижные висячие подмости,
навесной сборки состоят (рис. 214)
расположенных параллельно друг другу с соответствующими про-
межутками по ширине моста. Эти балки покоятся не менее чем на
223
применяемые для выполнения
из нескольких стальных балок,
двух узлах уже законченной части консольной балки, свободно вы-
ступая в виде консоли на ширину панели; к ним с помощью верти-
кальных тяг подвешивается опалубка обычной конструкции.
Дальнейшим развитием метода навесной сборки железобетонных
мостов решетчатой конструкции является применение этого спосо-
ба для монтажа балочных мостов из предварительно напряженного
железобетона [204]. При этом способе работ сперва возводятся оба
устоя и консольные концы моста. Арматура из круглой стали тол-
щиной 26 мм марки St 90 свободно укладывается в трубчатые обо-
лочки. Навесная сборка производится отдельными участками, попе-
ременно с одной и с другой стороны, с помощью катучих подмостей,
движущихся по готовой части моста. Эти подмости выступают на
длину монтажного отрезка под готовой частью моста и несут на се-
бе опалубку для этого отрезка. Арматура наращивается при помощи
стяжных муфт, каждый раз на длину двойного отрезка. После твер-
дения бетона одного участка навесной сборки арматурные стержни,
заканчивающиеся и отогнутые на этом отрезке, в соответствии с
эпюрой моментов, подвергаются натяжению и анкеруются. Силы
натяжения стержней достаточны для восприятия консольных момен-
тов и нагрузки от собственного веса конструкции последующего
участка навесной сборки. Сквозные арматурные стержни могут
соединяться посреди моста муфтами и подвергаться натяжению
с концов.
Этот способ был впервые применен фирмой Диккергофф и
Вмдманн в 1950 г. при постройке моста пролетом 62,5 м через
р. Лан у Бальдуинштейна» (рис. 215) [195]. Учитывая судоходный
Рис. 215. Свободная навеска моста через р. Лан
у Бальдуинштейна
габарит, требовалась незначительная строительная высота балки в
середине пролета. Поэтому была выбрана система, которая работа-
ет в случае нагрузки от собственного веса как консольная балка, а
при эксплуатационной нагрузке^как балка на двух опорах. Консо-
ли по концам моста во время постройки были нагружены противове-
сами. Напряженная арматура состояла как в продольном, так >и в
поперечном направлении из стержней диаметром 26 мм из круглой
стали марки St 90.
224
На основе полученного опыта при сооружении упомянутого мо-
ста в следующем году этим же способом был построен мост проле-
том 71 м через р. НекКар у Неккарэмса [205]. Мост представляет
собой раму без конструктивных шарниров. Такая система применя-
лась уже при сооружении моста в Ульме [188], Лехгаузского моста
в Аугсбурге и Фёрерского моста в Берлине.
В 1951—-1952 гг. этот же способ был применен при постройке
первого железобетонного моста через судоходную часть Рейна близ
Вормса [206, 207]. Мост имеет три пролета в 101,65 114,20 и
104,20 м (рис. 216). Величина пролетов была обусловлена при со-
Рис. 216. Мост через р. Рейн близ Вормса
ставлении проекта необходимостью использования устоев и кессон-
ного основания существовавшего старого моста. Пролетное строе-
ние, жестко связанное с быками, состоит из двух коробчатых балок,
соединенных между собой плитой проезжей части, предварительно
напряженной в поперечном направлении. Особое затруднение при
строительстве создавал первый устой, который с одной стороны ра-
ботал на сдвиг от последней береговой массивной арки, а с другой—
на сдвиг от большой стальной арки. У нового моста коробчатые
балки консольно выступают из усиленного устоя и заанкерены в нем
с помощью толстых затяжек (рис. 217). В образовавшейся таким об-
разом предварительно напряженной несущей конструкции возникает
изгибающий момент в 40 000 тм и растягивающая сила при изгибе в
225
10 000 т. На левом берегу в качестве противовеса для консоли был
использован короткий двадцатипятиметровый береговой пролет.
Для восприятия изгибающих моментов в 40 000 тм в коробчатых
балках служат 485 стальных стержней 026 мм из стали марки
Рис. 217. Разрез по правому устою с конструкцией противовеса:
1—тощий бетон; 2—опорная реакция в пяте старой арки; 3—па-
келяж
St 90. Они расположены друг над другом в три слоя. На рис. 218 по-
казана арматура части моста, равномерно консольно выступающая
по обе стороны быка. Стержни напряженной арматуры обрываются
ступенчато и анкеруются в соответствии с участками навесной
сборки, а также и с эпюрой моментов. Для компенсации неравно-
мерного распределения арматуры в каждом монтажном отрезке
имеется вертикальный натянутый стержень.
Стыкующиеся консоли разделены швом со встроенной катковой
опорой. Эта опора допускает продольное перемещение консолей из-
за температурных изменений. Чтобы избежать неравномерных про-
гибов консолей и образования от этого осадок под действием эксплу-
атационной нагрузки по вертикали, не. должно быть жесткого сопря-
жения. Катковые опорные части предварительно напряжены по вер-
тикали и остаются под давлением как при положительной, так и
при отрицательной поперечной силе.
На рисунках 219—222 показаны разные стадии строительства мо-
ста и общий вид законченного сооружения.
Указанный способ применялся при строительстве нового Лом-
бардского моста в Гамбурге, движение по которому было открыто в
начале 11953 г. Позднее по данному способу строился трехпролетный
мост через р. Мозель у Кобленца, наибольший пролет которого со-
ставляет 115 м.
226
Продолный разрез
Рис. 218. Напряженная арматура двух смежных консолей
Рис. 219. Правобережная консоль устоя моста
Рис. 220. Правобережная консоль устоя и
промежуточная речная опора моста с кон-
солями по обе ее стороны
Рис. 221. Левая промежуточная речная опора
моста до смыкания с консолью провобережно-
го устоя
228
Рис. 222 Общий вид законченного моста
9—24. Висячие мосты
Несущие цепи проезжей части висячих мостов изготовлялись
раньше только из стали. Во избежание колебаний проезжей части
вследствие зыбкости несущих цепей и для восприятия усилий от
движения поездов и ветра, действующих поперек проезжей части,
необходимо, чтобы ее конструкция была относительно жесткой.
В данном случае должно быть .увеличено поперечное сечение несу-
щих цепей или устроены вантовые оттяжки. Был предложен и пред-
варительно напряженный железобетонный висячий пояс [2081
Стальные стержни висячего пояса могут помещаться в трубы й
после натяжения связываться с бетоном несущего пояса. Согласно
описанию, приведенному в патентной заявке, поперечные сечения
бетона и стали в висячем поясе и величина предварительного на-
пряжения должны быть выбраны таким образом, чтобы при сум-
марной нагрузке не достигалась граница трещинообразования и
чтобы при минимальной нагрузке, т. е. нагрузке от собственного
веса, не было превышения допускаемого сжимающего напряжения
в бетоне. Очевидно, что такой висячий пояс из предварительно на-
пряженного железобетона является значительно более жестким,
чем стальной. Поэтому можно отказаться от особых балок жестко-
сти моста. Достаточно, чтобы плита проезжей части из предвари-
тельно напряженного железобетона для восприятия ветровых на-
грузок была усилена по краям.
Возведение висячих мостов с несущими поясами из предвари?
тельно напряженного железобетона может происходить так же, как
и цепных мостов из стали.
После установки пилонов прокладывается монтажный мостйй, С
которого производится сборка и укладка в трубчатые оболОчки
стальных стержней. Стальные стержни анкеруются в пилонах. После
отрихтовки в правильное положение пояса стальных стержней при-
ступают к послойному, бетонированию висячего пояса. Правильное
положение пояса по высоте регулируется в каждом случае соответ-
229
ствующим натяжением стальных стержней. После бетонирования
висячего пояса и твердения бетона стальным стержням сообщают-
ся силы натяжения. Затем из отдельных участков составляется пли-
та проезжей Части.
В своем докладе на конференции Немецкого бетонного союза
6 и 7 апреля 1949 г. в Висбадене Фрейссине, в*связи с возмож-
ностями применения предварительно напряженного железобетона
в мостостроении, отметил, что даже прочность, надежность и эко-
номичность проволочных тросов висячих мостов могут быть увели-
чены, если их снабжать оболочкой из высокопрочного, предвари-
тельно напряженного бетона. Увеличение прочности, благодаря на-
дежному соединению всех проволок между собой и небольшим ко-
лебаниям напряжений, которым они могут подвергаться, с избыт-
ком компенсирует дополнительное растяжение от веса бетона.
В итоге увеличение жесткости конструкции и защита бетонной обо-
лочкой от коррозии являются дополнительными преимуществами.
<9—3. ДОРОЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Обжатие бетона и предварительное напряжение его путем натя-
жения высокопрочной стальной арматуры еще мало распростране-
ны в дорожном строительстве. К известным уже преимуществам
предварительно напряженного бетоПа—уменьшению поперечных се-
чений, экономии строительных материалов и устранению трещино-
образования в дорожном строительстве—добавляется еще и значи-
тельное сокращение числа поперечных швов, т. е. возможность рас-
полагать температурные швы поперек полотна дороги с большими
промежутками.
Леонгардт [210] в П949 г. на заседании секции бетонных
дорог Научно-исследовательского дорожного общества детально
осветил возможность использовать предварительно напряженный
железобетон в дорожном строительстве. Против сохранения про-
дольных швов возражений не было, так как они выполняются и
уплотняются просто и почти не требуют дополнительных работ при
текущем содержании. Значительно труднее устраивать поперечные
швы, потому что края бетонной проезжей части подвержены воз-
действиям и ударам от экипажей, движущихся по дороге.
Исходя из опыта эксплуатации построенных в США бетонных до-
рог с применением весьма длинных плит с мощным армированием,
Леонгардт также предложил конструкцию длинных железобе-
тонных плит, которые, однако, предварительно напряжены посред-
ством натяжения арматуры.
При длине плиты 150 м и толщине ее 20 см из-за температурных
колебаний и возникающих в плите усилий трения в результате
усадки бетона получаются растягивающие напряжения порядка
20 кг!см2\ таким образом, для того чтобы избежать трещинообразо-
вания, было бы достаточно предварительное обжатие в 20 кг!см2.
230
Существенное значение имеет способ натяжения арматуры. Гак
как при дорожном строительстве необходимо устраивать повороты,
то предварительное напряжение можно осуществлять только с на-
тяжением стальной арматуры на затвердевший бетон.
Леонгардт предлагал устраивать.шов для натяжения на
каждом участке плиты проезжей части, длиной примерно 150 м,
с тем чтобы после твердения бетона размещать в нем домкраты.
Во избежание сцепления стальной арматуры с бетоном и для до-
стижения хорошего ее скольжения при натяжении на арматурный
пучок из тонких стальных проволок или трос сначала навивается
тонкая проволока 0 1 мм, служащая прокладкой, затем нама-
тывается тонкая стальная лента, так что создается металличе-
ческая оболочка, которая отдел.яет бетон от натягиваемой арма-
туры. Анкеровка пучков или тросов у торцов плиты происходит пу-
тем веерообразного разведения их концов. После твердения уло-
женного бетона устанавливаются домкраты, упирающиеся в тор-
цы плиты и развивающие в стальной арматуре натяжение до
10000 кг!см2. Затем в поперечный шов укладываются металличе-
ские распорки, убирается натяжное устройство, и шов заливается
бетоном. Шов может заливаться и позднее, чтобы дать возможность
дополнительно или поэтапно натягивать арматуру.
На рис. 223 показано расположение домкратов при натяжении
арматуры предварительно напряженной плиты -проезжей части дли-
ной 150 м, изготовленной по предложению Леонгардт а. Шов для
натяжения расположен с одного конца плиты. На рис. 224 показан
разрез конструкции совмещенных деформационных швов. Так как
они располагаются только через большие промежутки, то Леон-
гардт считает допустимым некоторое удорожание их конструк-
ции. Поперечина под этим швом служит также и дренажным
лотком, так как температурный шов заполняется не плотной мас-
сой, а стальной гребневой конструкцией, общепринятой в мосто-
строении для этих целей. Следует отметить, что поперечное предва-
рительное напряжение проезжей части еще не было предусмотрено
в этом предложении Леонгардт а.
Согласно более позднему предложению Леонгардт а, устрой-
ства швов для натяжения можно избежать, если арматуру по
концам плит отгибать на 90° и разводить по боковым краям плит.
Для равномерного распределения аил натяжения в местах разведе-
ния арматура подвергается натяжению с обеих сторон. Построен-
ный согласно этому предложению опытный предварительно на-
пряженный участок показан на рис. 225. Для анкеровки и предвари-
тельного натяжения арматуры был принят способ Фрейссине.
Следующее предложение ЛеонГардта касается экономии ста-
ли и достижения обжатия бетона без применения стальной арматуры.
На рис. 226 представлена схема бетонной плиты, в проезжую часть
которой сбоку, примерно через каждые 150 м, забивается тонкий бе-
тонный клин, бронированный сталью. Чтобы клин не выпирал вверх
или вниз, он снабжен стальными продольными гребнями, проходя-
щими в соответствующих направляющих-канавках, подобно шпунто-
231
Рис. 223. Предварительное напряжение железобе-
тонной плиты проезжей части дороги: а—продольный
разрез перед натяжением;, б—продольный разрез
после натяжения; в—план после натяжения; 1—ва-
гонетка с передвижным натяжным устройством и
домкратом; 2—домкрат; 3—деформационный шов пе-
ред натяжением; 4—шов для натяжения; 5—распор-
ка; 6—участок натяжения оо/=0,95 я; 7—продоль-
ная напряженная арматура; 8—поперечная арматура;
9—веерная анкеровка пучков; 10—деформационный
шов после натяжения
Рис. 224. Уплотнение шва: 1—напряженный пучок; 2—ан
керный хомут; 3—поперечная арматура; 4—желоб
вому соединению. Для забивки клиньев служит домкрат, упираю-
щийся в поперечную балочку, заанкеренную в бетонную плиту проез-
жей части. 1 ак как такая система предварительного напряжения не
обладает необходимой упругостью, то из-за усадки и ползучести бе-
тона клинья в первые три-четыре года должны часто подбиваться.
Леонгардт при обсуждении его предложения в Научно-иссле-
довательском обществе дорожного строительства отметил, что оно
еще детально не отработано, а должно лишь служить основой для
дальнейших разработок.
Лютце (Liitze) [211] в реферате, посвященном итогам обсужде-
ний вопросов о строительстве бетонных дорог в Научно-исследова-
тельском обществе дорожного строительства, подчеркивает, что,
применяя предварительное напряжение при строительстве бетонных
дорог, от продольных швов следовало бы совершенно отказаться,
План
Рис. 227 Предварительно напряженная проезжая
часть автодороги, по Лютце
а поперечные швы устраивать только с большими промежутками
порядка 150 м. Предварительное напряжение следовало бы не огра-
ничивать продольным направлением, а осуществлять его и в попе-
речном направлении плиты проезжей части.
Так как при этом величину предварительного напряжения в про-
дольном направлении, учитывая расширение бетонной плиты, сле-
дует назначать большей, чем в поперечном направлении, Лютце
предложил напряженную арматуру располагать двумя перекрестны-
ми рядами из параллельных пучков, которые образуют с продольной
осью дороги угол а и в; от края плиты проезжей части один пучок
каждого ряда должен отгибаться к пучку другого ряда. При сред-
ней толщине плиты 15 см и пучках из 12стальных.проволок 0 5 мм
из стали марки St 145/165 расстояние между пучками долж-
но составлять 85 см, с тем чтобы в бетоне не возникали растягива-
ющие напряжения (рис. 227).
На основании предварительных разработок, проведенных секцией
предварительно напряженных дорог Научно-исследовательского об-
щества дорожного строительства, департамент дорог Министерства
внутренних дел Баден-Вюртемберга с согласия Федерального мини-
стерства путей сообщения дал задание построить на дороге федераль-
ного значения Гейденгейм-Ульм близ Мергельштеттена в августе —
233
сентябре 1953 г. несколько опытных дорожных участков. Были уло-
жены три плиты длиной по 120 м каждая, из которых одна была
выполнена по предложению фирмы Вайсс и. Фр ейтаг (д-р
Рис. 225. Опытный предварительно напряженный железобетонный участок
по предложению д-ра Леонгардта: 1—устройство продольного стыка;
2—анкеры, по Фрейссине; 3—ложный шов; 4—напряженная арматура
Вий натяжной
Поперечный разрез по шбу
для натяжения
Рис. 226. Предварительное напряжение желе-
зобетонной плиты проезжей части посредством
бетонных клиньев: 1—гидравлические домкра-
ты; 2—песчаная постель; 3—рубероид
234
Предварительно напряженный желе-
зобвтонный- участок по системе Вайсс и
Фре йтаг
ннж. Л ютце) и две другие — по предложению фирмы Людвиг
Б a ye р (Ludwig Bauer) в Штутгарте. Первая плита имела толщину
15 см с диагонально перекрещивающейся напряженной арматурой
(рис. 228). Расход арма-
турной стали на 1 м2 плиты
составил 5,5 кг. Обе дру-
гие плиты, с расходом на-
пряженной стальной арма-
туры на 1 м2 плиты лишь
3,4 кг, были предваритель-
но напряжены и применен
ряд параллельных арма-
турных пучков, уложенных
в продольном направле-
нии, и отдельных прово-
лок— в поперечном на-
правлении (рис. 229).
Опытные участки были
расположены в местности
с суровым климатом и на-
ходились под воздейст-
вием неблагоприятных ат-
мосферных условий. Интенсивное и большегрузное движение по до-
рогам создавало большую нагрузку на опытные участки. Задачей по-
Рис. 229. Предварительно напряженный железобетонный опыт-
ный участок по системе Людвига Бауера
стройки и эксплуатации этих участков являлось выяснение вопроса
о том, может ли быть достигнута трещиностойкость длинных
предварительно напряженных плит, уложенных на песчаном осно-
235
вании при их умеренном предварительном напряжении. На основа-
нии измерений, проведенных Институтом испытания материалов
Высшего технического училища в Штутгарте, секция предварительно
напряженных дорог Научно-исследовательского общества дорожно-
го строительства должна была в заданный срок составить отчетный
доклад.
В Англии в 1950 г. были построены первые опытные дорожные
участки с плитой проезжей части из предварительно напряженного
железобетона. На построенном в Краулей дорожном участке
[213] были выделены две полосы «проезжей части протяжением 120 лс,
разделенные продольным швом. К назначению величины предвари-
тельного напряжения подходили осторожно. Предполагалось, что при
длине 120 м потери натяжения составят от 3,5 до 7 кг/cjw2; было поэ-
тому решено остановиться на величине предварительного напряже-
ния в 14 кг!см2 с тем, чтобы сохранить остаточное предварительное
напряжение в 7 кг!см2.
Арматура, по Фрейссине, состояла из пучков по 12 стальных
проволок 05 мм, укладываемых под углом 30° к продольной оси и
на расстоянии друг от друга 2,25 м. По обоим концам плиты проез-
жей части длиной 1120 м пучки по отношению к боковым анкерующим
балочкам размещались дугообразно, с тем чтобы на концах плиты
обойтись без анкеровки. Половины плиты, примыкающие к продоль-
ному ш»ву, связывались болта-ми, а в поперечные швы закладывались
короткие арматурные сетки. После предварительного напряжения бе-
тонной плиты, примерно через 3 недели после ее бетонирования,
образовавшиеся в бетоне трещины (их было 7 шт.) закрылись. По-
добные же работы были проведены в 1949 г. во Франции при по-
стройке предварительно напряженной железобетонной проезжей
части близ Эсбли, где пучки стальной проволоки были расположены
под углом 45° к продольной оси проезжей части и на расстоянии
75 см друг от друга.
Опыты, проведенные в Эсбли и Краулей, побудили британскую
Цементную и бетонную Ассоциацию в Лондоне более детально
изучить дорожные покрытия из предварительно напряженного же-
лезобетона и проверить различные способы их устройства [214].
При этом считалось, что предварительное напряжение необходимо
лишь в продольном направлении дороги. Поперечное предвар1итель-
ное напряжение считалось необходимым лишь при ширине дороги
свыше 3,30 м. В ряде случаев может оказаться достаточной и нена-
прягаемая арматура.
Ассоциация построила в Вексхем Плейс и в Вексхем Спрингс
короткие опытные участки дороги. На первом опытном участке на
существующее покрытие проезжей части дороги в 7 см тощего бе-
тона наносился слой асфальта. Напряженная арматура состоя-
ла из 2 пучков стальной проволоки по 12 проволок 0 5 мм.
Пучки были обернуты двумя слоями водонепроницаемой бу-
маги и укладывались по обеим сторонам покрытия на бетонные
подкладк-и, расположенные через каждые 1,50 м. Напряженная ар-
матура с каждой стороны покрытия отстояла на 12,5 см и 37,5 см от
236
наружного края. После установки арматуры укладывалась бетонная
смесь (состава 1 : 6,5 с прочностью 175 кг] см2 6 возрасте 7 дней) и
уплотнялась пневматическими трамбовками. У одного конца проез-
жей части длиной 57 м и шириной 3,45 м напрягаемые арматурные
элементы образовывали петлю, а у другого конца отдельные прово-
локи пучков расправлялись веерообразно на длину 1,80 м. Пучки за-
канчивались посредине опытного участка в особых анкерах, из кото-
рых и подвергались натяжению.
При натяжении пучков на заданную величину напряжения в
11 000 кг!см2 из-за значительного трения пучков о бетон достигалась
лишь половина расчетного удлинения арматурного пучка.
На основании изучения результатов этого первого опыта на вто-
ром участке в Вексхем Спрингс работы проводились иначе. Покры-
тие проезжей части, как и ранее, было разделено на две плиты дли-
ной 38 и 39 м. В первой плите с каждой стороны были установлены!
по два арматурных пучка из 12 стальных проволок 0 5 мм. Для ан-
керовки отдельные проволоки наружного пучка были расправлены
веерообразно и каждый конец проволоки загнут крючком. Внутрен-
ний пучок у конца плиты был уложен в виде петли. У второй плиты
длиной 39 м имелся только один пучок стальной проволоки.
После достижения бетоном 7—8-дневного возраста арматура под-
вергалась натяжению. Было достигнуто лишь 2/з ожидавшегося удли-
нения. При вскрытии пучков стальной проволоки установили, что
оболочки, в которых они были уложены, сильно повреждены при
уплотнении; они были прижаты к стальйым проволокам и образова-
ли вмятины. Следствием •возникновения сил трения между бетоном и
пучками стальной проволоки и явилось то, что при заданном напря-
жении в 111 000 кг]см2 не могло быть достигнуто расчетное удлинение
пучков. При дальнейших опытах использовались надувные резино-
вые вкладыши, которые образовывали каналы для арматурных пуч-
ков. Но и при этом также не были достигнуты удовлетворительные
результаты, так как вкладыши давали осадку, вследствие чего опять
возникали потери от трения при натяжении арматуры [215].
В опытных конструкциях в Базильдоне в 1952 г. в бетон заклады-
вались трубы, которые перед схватыванием бетона извлекались.
Таким путем можно было получить совершенно прямолинейные кана-
лы, так что при натяжении уложенных в них пучков стальной прово-
локи напряжение от прения не терялось.
Следует отметить еще американский патент [216], в котором ста-
вилась задача изготовлять возможно более крупные бетонные плиты
для покрытий автодорог, взлетно-посадочных полос на аэродромах
и т. п. и максимально сокращать число швов. Сопротивление трению,
возникающее между бетонной плитой покрытия и нижним строением
дороги, сокращается за счет слоя парафина, покрытого толем или
тонкими металлическими пластинками. Во избежание появления в
бетоне растягивающих напряжений, плиты должны быть предвари-
тельно напряжены, например, с помощью перекрывающихся слоев
стальных стержней, уложенных в трубах (рис. 230). Средством для
предварительного напряжения является при изготовлении плит мо-
237
жет служить и расширяющийся цемент. Кроме того, для снижения
веса плит было предложено устраивать их пустотелыми.
Л о с с ь е, ссылаясь на один французский патент [217], указывает
на возможность применения расширяющегося цемента для заполне-
ния швов в целях обжатия бетона плит. В Берлине весной 1952 г.
была построена роликобежная спортивная площадка из предвари-
Рис. 230. Предварительно напряженное железобетонное до-
рожное покрытие из трех перекрывающих друг друга слоев
напряженной арматуры
тельно напряженного железобетона. При этом стояла задача создать
на открытом воздухе бесшовную плотную «и гладкую поверхность
20 X 40 м. Было принято решение выполнить ее из предварительно
напряженного железобетона системы «дивидаг» с мозаичным слоем.
О статических основах расчета этой предварительно напряжен-
ной плиты Г. Ф у н к (Н. Fimck) [218] пишет:
«На работу предварительно напряженной плиты оказывают влия-
ние только температурные условия. В расчет принимался темпера-
турный перепад между нижней и верхней поверхностью плиты в
50°— 10° = 40°. Изгибающие моменты в плите возникают только за
счет неравномерного нагрева. Стержни напряженной арматуры из
стали марки St 90 0 26 мм уложены в обоих направлениях, с про-
межутками 2 м. При использовании 75°/о прочности стали на растя-
жение сила предварительного напряжения на 1 пог. м плиты будет
равна ».V = V2 X 5,31 X 4,875 = 12,94 т. Расчетная потеря усилия
вследствие ползучести и усадки равна 1,27 т, после чего остается
АГ =11,67 т. Таким образом, напряжение сжатия бетона составит
ав— —7~= 1 ох 100 д “ 'И’? кг/£?л<2- Неблагоприятным случаем
при расчете будет неравномерный нагрев при температуре воздуха
-^50° и температуре почвы под слоем тощего бетона +10°. При коэф-
фициенте теплопередачи 10 между воздухом и бетоном, а также
коэффициенте теплопроводности 1,6 для железобетона и 1,0 для то-
щего бетона получается температурный перепад
Е“= 6ГЙГ5 • (Т) + -Т^Г + ) = 19’75°+ ,2’35° +7’90” = 4°°
В предварительно напряженной плите толщиной 10 см возникает
температурный перепад А/ = 12,35°. Таким образом, получается
•момент
Mt = Е,- у, . 10~S~A< =3400000- 0,0000833- - 0,35 тм.
238
При 1Г_ = 0,001667 л8, следовательно, ав = ± — =
U।UU1ОО/
= ±210 т/л2 = ±21 кг/см2.
Таким образом, при предварительном напряжении получается
величина ав =—11,7+21,0=4-9,3 или—32,7 кг! см2. Для восприя-
тия небольших растягивающих напряжений в верхней части сече-
ния плиты укладывается ненапрягаемая арматура. Плита не может
образовать направленный вверх выгиб, так как преобладает собст-
венный вес.
93
Расстояние нейтральной оси ————г-0,10=0,0222 ж.
9о г 327
0,0222
Растягивающее усилие Z = 93-—• 1,0 = 1,048 т/м.
1048
Требуемое поперечное сеченне fe = 140Q- — 0,75 см^/м.
Для равномерной передачи силы предварительного напряжения
на плиту была устроена распределительная балка высотой 75 см и
шириной Была поставлена по расчету рабочая арматура
из стержней 0 12 мм. Обрамление береговой поверхности конст-
руктивно армировалось хомутами 0 12 мм с расстояниями между
ними 10 см (рис. 231)».
Рис. 231. Предварительно напряженная железобетонная
роликобежная спортивная дорожка; план и частичное
сечение железобетонной плиты у Края: 1—водоотвод;
2—слой террацо 2 см; 3—трубка; 4—бетонная подготов-
ка толщиной 4 см; 5—напряженная арматура St 90;
рубероид
239
После тщательной планировки поверхности на песчаное основа-
ние был уложен слой тощего бетона в 4 см, покрытый слоем рубе-
роида. Элементы продольно и поперечно напряженной арматуры
укладывались в трубах с промежутками 2 м. Затем укла-
дывался бетон предварительно напряженной плиты с толщиной слоя
в среднем 7 см. На этот слой раскладывалась легкая сетка из арма-
турной стали «/» 0 6 мм с промежутками по диагонали 15 см и на
свежеуложенный бетон — мозаичный слой, с тем чтобы террациевый
раствор образовал однородное тело с бетоном. Через четыре дня
после бетонирования, чтобы избежать усадочных трещин, каждый
арматурный элемент подвергался натяжению силой 8 т, которое
через 10 дней было повышено до 24 т.
Трубы после натяжения и анкеровки стальных стержней запол-
нялись цементным раствором.
9—4. ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
О применении предварительно напряженного железобетона в пор-
товом строительстве во Франции имеется подробное сообщение Лют-
це [219]. После окончания последней войны возникла необходи-
мость возможно скорее восстановить разрушенные портовые соору-
жения.
У набережных порта в Гавре была разрушена верхняя часть под-
порных стенок, тогда как нижняя часть сохранила свою несущую спо-
собность. На рис. 232 представлены поперечные и продольные раз-
резы в принципе одинаковых, конструктивных решений. На нижней
части сохранившихся стенок были возведены бетонные столбы, по
ним были проложены прилегавшие друг к другу сборные предвари-
тельно напряженные железобетонные балки, которые связывались с
монолитным бетоном, уложенным поверх них.
Железобетонные плиты, расположенные поверх несущей части,
состоящей преимущественно из предварительно напряженного желе-
зобетона, создавали наиболее благоприятные условия для уклона и
положения равнодействующей в шве основания.
При строительстве новых набережных в том же Гавре
также были применены сборные предварительно напряжен-
ные конструкции, которые покоились на трех рядах столбов
(рис. 233). Предварительно напряженные сборные железобетонные
конструкции, каждая весом в среднем 1350 т, изготовлялись в спе-
циально построенном плавучем доке и затем доставлялись на место
на плаву. Плавучий кессон дока был также изготовлен из предвари-
тельно напряженного железобетона. Подробности выполнения сбор-
ных предварительно напряженных железобетонных конструкций и
плавучего дока приведены в статье Лютце.
При восстановлении набережной в порту Шербур были
применены предварительно напряженные кессоны (рис. 234).
В немецком патенте ДР 860326 говорится об устройстве анкеров-
ки подпорных и шпунтовых стенок с помощью напряженных затя-
жек по системе Маньель — Ьлатон.
240
Рис. 232. Набережные в Гавре: а—поперечный и продольный раз-
резы береговой стенки (секция /); б—поперечный и продольный
разрезы береговой стенки (секция //); в—поперечный и продоль-
ный разрезы береговой стенки набережной (секция III): 1—желе-
зобетонные плиты; 2—предварительно напряженные железобе-
тонные балки; 3—предварительно напряженный железобетон;
4—бетонные блоки7
241
Продольный разрез по о-Ь
Рис. 233. Новые набережные в Гавре; поперечный
разрез по береговой стенке с продольным разрезом
плиты проезжей части эстакады
Рис. 234. Набережная в Шербуре; поперечное сечение новой берего-
вой стенки
Предварительно 'напряженный железобетон в строительстве пло-
тин применялся уже давно [220]. Например, в 11927 г. проводились
исследования плотины «Шерфа» в Алжире для определения ее устой-
чивости при полном заполнении водоема. Как показали исследова-
ния, поперечное сечение плотины (рис. 235) оказалось слишком тон-
Рис. 235. Плотина «Шерфа». План и кривые давлений до усиления
плотины: /—рабочая камера; 2—ограждающая стенка; 3—донный
спуск; 4—водоотвод;' 5—кривая давления при заполненном водохра-
нилище, 6—то же, при незаполненном водохранилище; 7—зона ядра
ким, водосбросная часть сооружения недостаточной, а сопряжение
тела плотины с откосами косогоров — неудовлетворительным.
Согласно предложению, внесенному Куан (Соуле), которое в
дальнейшем привело к немецкому патенту [221] и ряду патентов в
других странах, при усилении плотины массив бетона был заанкерен
в грунте с напорной стороны натянутыми пучками (рис. 236). Пучок
состоял <из 630 гальванизированных отдельных проволок из специаль-
ной стали толщиной 5 мм, связанных через каждые 50 см и располо-
женных параллельно в трубе, служащей для инъекции цементного
раствора..Проволочные пучки были винтообразно обмотаны пропи-
танным полотном и имели защитное покрытие. В своем конце про-
волоки собраны в наконечник из специального сплава цветных
металлов. Поверх наконечника на протяжении примерно 7 м про-
волоки лежали свободно, для того чтобы пучок можно было анке-
ровать в грунте с достаточной силой сцепления.
Пучки изготовлялись на месте производстеа работ. Они опуска-
лись в скважины, глубоко пробуренные-в. грунте. После того.как
инъектированный цементный раствор затвердевал, пучки, не имевшие
243
сцепления с цементным раствором, благодаря битуминозному защит-
ному покрытию, подвергались натяжению усилием 1000 т и анкеро-
вались. Это натяжение соответствовало искусственной нагрузке
250 т на 1 пог. м длины кладки. Железобетонные анкеры передавали
сжимающие силы на бетон через литую стальную плиту и распреде-
лительный ростверк. На рис. 237 показано благоприятное влияние
анкеровки. Кривая давлений, даже при повышении горизонта под-
пора на 3 л, остается внутри ядра сечения.
Рис. 236. Усиление плотины «Шёрфа»
по Куан: /—распределительная ре-
шетка; 2—клинья; 3—каменная клад-
ка; 4—бетон; 5—известковый песча-
ник; 6—известняк; 7—анкеровка в ос-
новании; 8—желтоватый песчаник;
9—мергель
Рис. 237. Кривые давлений после уси-
ления плотины «Шёрфа»: I—макси-
мальный подпор; 2—кривая давления
при заполненном водохранилище; 3—
то же, при незаполненном водохрани-
лище
Другим интересным примером усиления плотины посредством за-
тяжек является восстановление разрушенной паводковыми водами
плотины «Фергуг» в. Алжире. На рис. 238 показан поперечный раз-
рез восстановленной плотины путем наращивания ее и системы ан-
керовки в новой части плотины. В ней были оставлены полости для
размещения затяжек. Величина натяжения колебалась в пределах
от 125 до 285 т.
В своем патенте Куан приводит различные способы анкеровки
затяжек плотины «в ее основании. Анкеровка целесообразна на такой
глубине, на которой грунт основания способен удерживать в равно-
244
весии натяжение, сообщенное за счет своего собственного веса.
Нижнюю часть скважины, служащую для анкеровки затяжки, целе-
сообразно расширять, чтобы иметь возможность увеличить площадь
поверхности затяжки, за счет распорных колец, клиньев или тому
Рис. 238. Восстановление и усиление посредством анкеров
плотины «Фергуг»: а—поперечный разрез плотины; б—ан-
керная головка и затяжка; 1—уплотнение из листовой ме-
ди; 2—подводящая штольня; 3—участок анкеровки;
4—стальная арматура 0 10 мм
подобных приспособлений. При неблагоприятном грунте (мергеле,
глине, гальке, песке или др.) затяжка может'быть заанкерена в не-
скольких ярусах (камерах).
В этом же патенте указывается возможность возводить конструк-
ции плотин, которые на первый взгляд представляются неустойчивы-
ми. На рис. 239 показан разрез плотины, которой придан уклон снизу
вверх в направлении, противоположном гидростатическому давле-
нию. Основание плотины должно быть достаточно широким, чтобы
обеспечить ее устойчивость. За счет уклона тела плотины происходит
частичное уравновешивание ее собственного веса подпором воды. За-
тяжки заанкерены глубоко в грунте основания и подвергнуты натя-
жению.
Для увеличения высоты плотины «Бени Бадель» [222] искусствен-
ные напряжения в конструкции создавались без применения стальных
проволок или тросов. Первоначальный проект предусматривал ус-
тройство одиннадцати железобетонных сводов высотой 60 ле, опираю-
щихся на массивные быки, с наклоном 45° к низовой стороне плоти-
ны. В период строительства было принято решение увеличить высоту
плотины на 7 м. Первоначальные своды, обладавшие достаточной
толщиной, были подняты до новой высоты, а в нижнем бьефе были
построены новые упоры. Между быками и новыми упорами были раз-
245
мещены плоские тарельчатые (полосовые) домкраты-капсюли систе-
мы Фрейссине,» с помощью которых на каждый контрфорс дей-
ствовало сжимающее усилие от 2 5Э0 до 3 000 т (рис. 240). Это сжи-
мающее усилие поддерживалось на протяжении примерно 3 лет.
Промежуточные пространства между
контрфорсами и упорами были за-
полнены бетоном, а домкраты уда-
лены.
Способ, примененный на плотине
«Бени-Бадель», является предметом
австрийского патента 168383 и бри-
танского патента 589019 [223].
В современных гидроэнергетиче-
в
Рис. 240. Плотина «Бени-Бадель»:
/—новый уровень воды; 2—ста-
рый уровень воды; 3—плоские
домкраты
Рис. 239. Тело плотины с уклоном
снизу вверх в направлении, противо-
положном гидростатическому давле-
нию
ских сооружениях предварительно напряженный железобетон нашел
распространение и при строительстве напорных штолен и напорных
шахт. В предложениях, сделанных в этой области, заложено стрем-
ление устранить трещинообразование в обделке напорных штолен.
Предварительное напряжение бетона в этом случае создается не
всегда натяжением стальной арматуры, а зачастую непосредствен-
,ным гидравлическим давлением (обжатием). Ниже кратко сооб-
щается о некоторых новых способах решения указанной задачи. Уже
давно известны способы, при которых устраняется трещинообразо-
вание в обделке. Для этого в пространство между породой и опалуб-
кой или обделкой из бетона или блоков нагнетается бетон. Так как
сечение выработки при проходке штольни в грунте не одинаково, то
и толщина слоя бетона, нагнетаемого в пространство между грунтом
и обделкой, также различна, а. поэтому предварительное напряже-
ние нарушается из-за разной величины усадки инъектированного
слоя бетона.
Согласно предложению Кизера (Kieser) [224, 225, 226] эти
недостатки, как это иллюстрирует рис. 241, могут быть устранены
путем устройства (наружного кольца обделюи /, прилегающего к
246
стенкам выработки, и внутреннего центрального кольца 5, сохра-
няя между ними кольцеобразное пространство 2; затем внутреннее
кольцо подвергается предварительному напряжению, которое соз-
дается в результате инъектирования в пространство 2 уплотняющей
массы. При устройстве бетонного внутреннего кольца требуется при-
нять меры для сохранения промежутка между ним и обделочным
Рис. 241. Обделка напорной штольни по
Кизеру
кольцом. Внутреннее кольцо может быть сделано из блоков, снаб-
женных выступами в виде ребер, гребней, насадок и т. п. Выступы
обеспечивают равномерность промежутка между внутренним и обде-
лочным кольцами, а сквозные насадки на особых блоках (камнях)
служат для образования отдельных секций. Инъектирование пустот
производится в несколько приемов. Сначала под небольшим давле-
нием нагнетается цементный раствор до полного насыщения про-
странства, а затем под высоким давлением—цементное молоко. Пе-
ред началом схватывания раствора нагнетается чистая вода, при
этом не допускается снижение давления. Давление поддерживается
до достаточного твердения инъектированного материала. При инъек-
тировании применяются составы, обладающие гидравлическими
вяжущими свойствами; могут применяться .также и составы, не
обладающие этими свойствами, например, клеевые, битум и другие.
Фрейссине [227] также предложил способ предварительного
напряжения обделки напорных штолен и конструкцию штольневой
обделки. На рис. 242 показаны штольневые обделки, возводимые
как в прочных породах, так и в породах, не обладающих достаточ-
ной прочностью.
На рис. 242, а показано, как на подошву 2 устанавливаются
стальные кружала 3 и 4 для опалубки из бетонных плит 5, остаю-
щихся в теле обделки. Бетонные плиты уложены вплотную
друг к другу и крепятся к кружалу с помощью устройств 6, 7 и 8.
В конце участка штольни устраивается перемычка. Шов между этой
перемычкой и опалубкой из бетонных плит перед инъектированием
247
раствора в пространство 7, образованное между опалубкой и стен-
ками штольни, уплотняется при помощи надувного резинового вкла-
дыша Р, который удерживается на торцовой стенке плиты 10. Для
мнъектирования бетона или цементного раствора в опалубке из бе-
тонных плит предусмотрены отверстия 77.
14 16
.............................................
12
15 \l 5 17 3Л 8
Рис..242. Обделка штольни по Фрейссине: а—при возведении в проч-
ных породах; б—при возведении в породах, не обладающих достаточной
прочностью
Если при проходке штольни порода не в состоянии выдержать
давление инъектируемого раствора, то в выработанное пространство
(см. рис. 242) помещается кружало 12 с опалубкой из бетонных плит
13 и с круговой арматурой из стальной проволоки 14. Через отвер-
стие 11 раствор нагнетается сначала в пространство 15 между обеи-
ми плитными опалубками, а после того, как на стенки выработки
нанесено уплотняющее покрытие 16, через патрубок 17—во внешнее
пространство.
Фирма Кунц и Комп (Kunz и Comp) и изобретатель Д-р
Яух (Jauch) исходили из того, что по результатам проведен-
ных оптических исследований, подтвержденных формулами теории
упругости, горные породы штольневой выработки претерпевают
растягивающие напряжения в замке и подошве и сжимающие на-
пряжения в пятах. Поэтому изобретатель предлагает создавать сжи-
мающие напряжения в замке и подошве неар мированной обделки
штольни при помощи приложенного извне гидравлического, равно-
мерно распределенного давления. Благодаря действию гидравличес-
кого давления образование растягивающих напряжений во внутрен-
них стенках может быть совершенно устранено. Для создания пред-
варительных напряжений обжатия, быстро убывающих по направ-
лению к пятам, применяются плоские полосовые домкраты длиной
около 6 м из сложенной вдвое специальной вязкой листовой стали
248
толщиной 1 -мм, способной выдерживать внутреннее гидравлическое
давление до 75 ат.
Полосовые (или рукавные) домкраты закруглены по концам и
соединены между собой короткими тонкими патрубками, что дает
•возможность одновременно предварительно напрягать более длинные
.участки штольневых обделок.
Этот способ был впервые применен на •строительстве небольшой
деривационной штольни силовой станции Росгауптен на р. Лехе в
Баварии. Штольня имела диаметр в свету 2,20 м и протяженность
260 м и работала при внутреннем гидростатическом давлении 4 ат.
Порода состояла из часто перемежающихся пластов мергеля и пес-
чаника весьма разнообразных прочностей. Гидравлические подушки
находились под давлением 50 ат. Требовалось несколько дней,
чтобы порода была в состоянии без дальнейшей деформации вос-
принимать давление 50 ат. Затем промежутки между подушками
и внутренними стенками штольни заполнялись бетоном. После твер-
дения бетона гидравлическое давление в подушках снижалось до
10 ат. Если по ходу работ, а также в процессе эксплуатации штолен
потребовалось бы повысить давление, то это могло быть осуществле-
но в любой момент с помощью полосовых домкратов.
Зимой 1953/54 г. строилась водоподводящая штольня 0 4,90 м для
насосно-аккумулирующей установки «Райзах-Рабенлейте» в Бава-
рии; штольня общей протяженностью 1 100 м должна была рабо-
тать при избыточном давлении воды 25 ат. Окружающая порода
состояла из трещиноватого гнейса.
На рис. 243 представлены! продольный и поперечный разрезы
этой штольни, а также в увеличенном масштабе поперечный и про-
дольный разрезы замкового блока с гидравлическим полосовым дом-
кратом.
Ввиду хрупкости породы был устроен защитный свод 7, кото-
рый в дальнейшем являлся составной частью штольневой обделки 2.
Обделка штольни бетонировалась в стальной подвижной опалубке
3. Для помещения гидравлических полосовых домкратов в замке
штольни к стальной подвижной опалубке крепились блоки (кам-
ни) 5 длиной около 1 м с прорезями. Прорезь 6, чтобы облегчить
ввод гидравлических полосовых домкратов, имела коническую фор-
му. После ввода полОсовых домкратов выр^з 7, находящийся под
ними, заполнялся раствором. В подошве штольни помещался блок 4.
Отдельные гидравлические полосовые домкраты длиной 6 м были
соединены между собой трубочками 5, поэтому давление могло осу-
ществляться одновременно на длинном участке штольни.
Необходимо упомянуть также о конструкции уплотнения попе-
речных швов (рис. 244). Характерным является применение пустоте-
лого гибкого рукава из пластмассы 1, подверженного постоянному
внутреннему гидростатическому давлению в 30 ат, с тем чтобы соз-
дать надежное уплотнение против напора, доходящего до 25 ат.
Шов до арматуры 2 уплотняется дополнительно. Гибкий рукав по-
крыт профилированной резиновой кольцевой оболочкой 3 и сверх
нее—-стальной оболочкой 4\ оболочки прижимаются винтами 5, вхо-
249
д я щи ми в патрубки 7, приваренные к головкам 6 стальных арматур-
ных стержней.
Способ напряжения штолен Кунца был применен в тоннеле Ва-
генбург в Штутгарте. Тоннель имел диаметр в свету 6 м и был зало-
жен в мергеле, разрушающем бетон. Так как приходилось рассчи-
тывать, что после разрушения защитного свода, окружающего желе-
зобетонную обделку, последняя должна будет испытывать высокие
Рис. 243. Обделка напорной штольни у насосно-аккумулирующей
установки «Райзах-Рабенлейте» (конструкция фирмы Кунц и
Комп): а—поперечный разрез; б—продольный разрез; в—попереч-
ное сечение замкового блока; г—продольное сечение замкового блока
местные давления, то йа уровне пят несущего свода были размеще-
ны гидравлические полосовые домкраты. Для наблюдения за вели-
чиной предварительного напряжения домкраты были снабжены мано-
метрами, расположенными на определенных отрезках. На основании
показаний манометров могло производиться повторное нагнетание
гидравлических полосовых домкратов.
Предварительное напряжение бетонной обделки при упомяну-
тых выше способах достигается не за счет натяжения стальной ар-
матуры, а гидравлическими сжимающими силами.
Следует заметить, что были разработаны также и другие способы
устройства обделки напорных штолен из предварительно напря-
женного железобетона, в которых применялись высокопрочные стали.
Фирма Вайсс и Фрейтаг демонстрировала в 1951 г. опыт-
250
Рис. 244. Сечение по уплотнению
поперечного шва напорной штольни
Р айзах- Ра бенлейте
ное кольцо предварительно напряженной обделки напорных што-
лен; Предварительное напряжение бетона осуществлялось с помо-
щью пучков стальной проволоки систеМЙрейссине, располо-
женных в виде дуг, равных по
длине половине и трети окружно-
сти. Концы пучков были отогнуты
внутрь штольни. В местах стыко-
вания или соединения пучков ар-
матуры внахлестку стенка обделки
штольни усиливалась, с тем чтобы
создавались удобные условия для
натяжения арматуры (рисунки
245 и 246). Усиленные участки
стенки, занимающие часть живого
сечения штольни, проходили ‘ по
всей штольне и этим сохранялась
динамика потока. Для равномер-
ного распределения напряжений
пучковой арматуры места стыков
располагались со • взаимным сме-
щением.
На рис. 247 показана напря-
женная арматура, предложенная
фирмой Диккергофф и
Видман в Мюнхене, состоящая из стержней стали марки St90,
уложенных в круглой обделке в два слоя в виде колец или частей
колец. У концов стержней, перекрывающихся и снабженных накат-
ной резьбой, внутри конусообразного поперечного сечения обделки
штольни устраивались вырезы для установки домкратов и размеще-
ния анкеров. После натяжения, анкеровки стальных стержней, твер-
дения бетона и инъектирования раствора эти вырезы заделывались
цементным раствором.
9—5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЕ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ТРУБЫ
Предварительно напряженные железобетонные трубы можно из-
готовлять тремя способами: механическим, термическим и гидрав-
лическим.
Механический способ является одним из старых. Предложенный
Эмпергером (Emperger), он с различными модификациями или
в комбинации с термическими и гидравлическими способами при-
меняется еще и в настоящее время.
.При механическом способе на готовый бетонный или железобе-
тонный трубчатый сердечник навивается под натяжением стальная
проволока. Затем сердечник окружается бетонной оболочкой, кото-
рая одновременно защищает арматуру от повреждений и коррозии.
Но равномерное предварительное напряжение трудно достижимо
только механическим путем. Хотя барабан, с которого сматывается
25!
Рис. 24'5. Обделка напорной штольни кон-
струкции фирмы Вайсс и Фрейтаг:
1—цементный раствор; 2—анкер; 3—пучок
напряженной стальной арматуры 1205 мм
Рис. 246. Опытное кольцо об-
делйи напорной штольни кон-
струкции фирмы Вайсс и
Фрейтаг
Рис. 247. Обделка напорной
штольни конструкции фирмы
Диккергоф и Видманн
арматурная проволока, и можно тормозить, чтобы проволока нави-
валась на бетонную трубу с определенной силой натяжения (или
пропускать ее между барабаном и трубой через особое натяжное
устройство), однако натяжение не удается поддерживать одинако-
вым.
Поэтому Р е и х л е (iReichle) [228] предложил для равномерного
натяжения проволочной арматуры напорной бетонной трубы между
натяжным устройством и бухтой или привольным станком включать
питающий ролик, скорость подачи которого равна или близка ско-
рости навивания арматуры. Таким образом, механизм барабана или
подающего устройства не будет оказывать непосредственное дейст-
вие на натянутый участок проволоки и влиять на величину ее натя-
жения.
Особенно целесообразна такая конструкция ролика, у которой
привод, соединенный с натяжным устройством, может свободно при-
ближаться к армируемой напорной трубе или отдаляться от нее.
Таким образом, при повышенном расходе арматурной стали, напри-
мер из-за неравномерного диаметра трубы, питающий ролик может
приближаться к изготовляемой напорной трубе, а при пониженном
расходе, наоборот, удаляться.
Для защиты арматуры предусматривается не цементный бетон, а
оболочка из одного или нескольких слоев материала, например, из
асфальтобетона, нанесенного в горячем состоянии, или из смеси хо-
лодного битума, или из цементного бетона с соответствующими до-
бавками, например, битумными эмульсиями.
Предложение 3. Франжетича (Буэнос-Айрес) [229] относит-
ся к трубам с двухосной напряженной арматурой. Они изготовляют-
ся таким образом, что продольно напряженные стержневидные эле-
менты симметричного поперечного сечения в схватившемся состоя-
нии надевают на расширяющийся сердечник формы, на котором они
временно крепятся. Затем поверх этих элементов укладывается и
крепится поперечная арматура, которая напрягается за счет расши-
рения сердечника. После этого укладывается бетонная смесь, требу-
ющая для образования стенок трубы, в которые включены стержне-
видные элементы и поперечная арматура.
Для проведения этого способа служит форма, состоящая из сер-
дечника с переменным диаметром и наружной опалубки. Через сер-
дечник (рис. 248) в продольном направлении проходит шпивдель /,
снабженный по концам противоположно направленной резьбой. На
каждую резьбу навернуты кольцеобразные распорные детали 2, кото-
рые по окружности снабжены равномерно распределенными про-
резями 5, углубляющимися к оси шпинделя. Между распорными де-
талями расположены балочки 4 таврового сечения. Скошенные кон-
цы этих балочек попадают в прорези распорных деталей. При вра-
щении шпинделя 1 распорные детали 2 сближаются и. выжимают
балочки 4 наружу, благодаря чему поперечная арматура 6, уложен-
ная поверх стержневидных элементов 5, подвергается натяжению.
Стержни 5 уложены на окружности сердечника таким образом, что
каждый стержень перекрывает промежуток между двумя соседними
балочками.
253
В. одном австрийском патенте [230] описываются способ и устрой-
ства для изготовления железобетонных труб с арматурой из сталь-
ных проволок, навитых на стержни, идущие параллельно оси трубы.
Рис. 248. Железобетонная труба, предварительно напряженная в
продольном и поперечном направлениях: а—продольный разрез;
б—сердечник с надетыми на него стержневидными, предваритель-
но напряженными в продольном направления элементами и по-
перечной арматурой; в—поперечное сечение сердечника
Для необходимого натяжения стальных проврлок стержни выжи-
маются наружу, после чего трубчатый элемент бетонируется мето-
дом центрифугирования. Новизна этого патента заключается в том,
что радиальное движение стержней осуществляется механически-
ми приспособлениями, преимущественно Натяжными шпинделями.
Стальные проволоки следует укладывать не на стержни, а на труб-
чатые гильзы, надетые на них и остающиеся в бетоне. Они дают воз-
можность легко извлекать натягиваемые стержни. В получающиеся
пустоты нагнетается цементный раствор.
Одно французское предложение [231] касается способа, по кото-
рому бетону трубы перед окончательным армированием сообщается
предварительное напряжение, придающее бетону ту же форму, кото-
рую он принял бы при конечном армировании. Предварительное об-
жатие бетона происходит при натяжении обмотки, которое равно
или выше, чем при окончательном армировании. Стальная прово-
лока, использованная для предварительного обжатия, после твер-
дения бетона разматывается, и по мере разматывания снова наматы-
254
вается с тем же натяжением, при котором она навивалась для предва-
рительного обжатия бетона.
В Советском Союзе был также разработан способ изготовления
предварительно напряженных железобетонных труб механическим
путем [232]. При этом способе бетонные трубы формуются вибра-
ционным способом в вертикальных стальных формах. Бетон ускорен-
но твердеет, благодаря применению насыщенного пара низкого дав-
ления. При навивании на трубы натянутой стальной проволоки
труба на изгиб не работает. Натяжение стальной проволоки произ-
водится специальным оригинальным устройством и не требует
большой затраты труда. Наружный слой бетона наносится торкре-
тированием.
В Америке фирма в Нью-Йорке «Pre load Comp» является авто-
ром способа изготовления предварительно напряженных труб [233,
234]. Сердечник трубы с обыкновенным арматурным каркасом вы-
полняется центрифугированием.
После ускоренного твердения бетона посредством пропаривания
на трубы, навивается стальная проволочная арматура, которая од-
новременно подвергается и натяжению. Для навивки служит спе-
циальный станок, на котором трубы вращаются со скоростью при-
мерно 20 оборотов в минуту. Петля, через которую тянется сталь-
ная проволока, прикреплена к концу рычага, расположенного на ваго-
нетке, передвигающейся вдоль трубы. При переменном поступа-
тельно-возвратном движении вагонетки достигается предваритель-
ное напряжение как в вертикальном, так и в тангенциальном направ-
лении. После навивки труба остается на навйвочном станке, покры-
вается слоем торкрет-бетона толщиной 2 см и затем снова пропари-
вается. Для натягиваемой проволоки 0 4;1 мм применяется холод-
нотянутая сталь с содержанием от 0,6 до 0,7% углерода и от 0,7 до
1,0% марганца. Предел текучести этой стали—12 300 кг/см?, а пре-
дел прочности на растяжение—14 000 кг/см2. Стальная проволока
подвергается натяжению величиной 9 800 кг!см2. Близ Сент-Луис
был проложен водовод с рабочим давлением 7,7 ат и применялись
предварительно напряженные железобетонные трубы 0 1,35 м,
звеньями длиной по 5 м, изготовленные по указанному способу.
В Италии были проложены предварительно напряженные напорные
водоводы крупных диаметров для различных гидроэнергетических
установок [235]. В гидротехнической системе Пиаве-Боите-Ваджонт
трубы напорного водовода протяженностью 175 м имеют внутрен-
ний диаметр 2,55 м и толщину стенок 18,8 см. Длина звена, каждой
трубы—4,5 м. Арматура состоит из легкого каркаса круглой стали.
Снаружи они покрыты листовой оболочкой толщиной 2 мм, на кото-
рую навивались при одновременном их натяжении две стальные
проволоки диаметром 5 мм с прочностью на растяжение
15000 кг!см2. Трубы рассчитаны на напор высотой от 90 до 200 м.
При термическом способе изготовления предварительно напря-
женных железобетонных труб стальная проволока нагревается до
определенной температуры и в горячем состоянии навивается на бе-
тонный сердечник [236]. После охлаждения стальная проволока дли-
тельное время находится в натянутом состоянии. Практикуемый
метод [237] заключается в том, что в стальной проволоке во время
процесса ее навивки, вплоть до крепления к бетонным анкерам, сохра-
няется равномерная температура и также равномерно происходит ее
охлаждение, поэтому она получает совершенно одинаковое натяже-
ние, следовательно, и беТоннай труба приобретает одинаковую по
всей длине прочность. Требуемый расход тепла для достижения оп-
ределенного предварительного напряжения легко усганавливается
Рис. 249. Натяжение арматуры труб путем нагрева и механи-
ческими средствами
расчетным путем. В качестве источника тепла преимущественно ис-
пользуется электрический ток. Согласно предложению Л. Гер-хар-
д a (L. Gerhard) [238], при изготовлении предварительно напряжен-
ных железобетонных труб натяжение стальных проволок произво-
дится не только нагревом, но и механическими средствами. Так как
при этом часть предварительного напряжения арматуры получается
за счет последующего ее охлаждения, то механическое натяжение,
требуемое дли полного предварительного напряжения, может быть
меньше, чем при отказе от одновременного нагрева. Соответственно
уменьшаются изгибающие и крутящие усилия в армируемой трубе.
Благодаря сильному механическому натяжению арматуры навивае-
мые стальные проволоки плотно прилегают к трубе сердечника, так
что сжатие при охлаждении преобразуется в предварительное на-
пряжение. Поэтому можно полностью использовать допускаемые
напряжения как бетона, так и стальных проволок. На рис. 249 по-
казано одно из устройств, применяемых для осуществления указан-
ного способа. Навиваемая стальная проволока 1 пропускается через
зажимной патрон 2 с волнистым очертанием. Путем большего или
меньшего отжатия щек зажимного патрона и одновременного враще-
ния сердечника 3 может регулироваться растягивающее усилие в ар-
256
матуре. Стальная проволока из-за трения и многократных перегибов
в зажимном патроне нагреваете^ ®елй^ййг^нм1>ева зависит от уста-
новки щек зажимного патрона и скорости навивки стальной прово-
локи. Для опоры сердечника во время навивки на него стальной про-
волоки устроены подвижные нажимные ролики 4, расположенные по
его длине.
Гидравлический способ предварительного напряжения железобе-
тонных труб был разработан Фрейссине [239] и усовершенство-
ван фирмой Вайсс и Фрейтаг. При разработке этого способа
Фрейссине основывался на существующем способе изготовления
пустотелых элементов из бетона с предварительным натяжением ар-
матуры, при котором применяются деформируемые оболочка и ядро,
а бетонная смесь, заполняющая форму, уплотняется. Новым в этом
способе считается следующее: бетонная смесь в первой стадии ра-
боты предварительно уплотняется вибрированием или прессованием
за счет расширяющегося ядра; во второй стадии работы, благодаря
расширению оболочки (а вместе с ней и бетона) изогнутая армату-
ра, лежащая в уплотненном бетоне, подвергается натяжению.
В немецком патенте [239], выданном Фрейссине, говорится,
что степень сжатия в момент расширен ия формы зависит от качест-
ва используемого бетона, вида арматуры и сообщаемого ей натяже-
ния. Кроме того, сжатие бетона должно быть настолько большим,
чтобы его прочность могла действительно препятствовать сдвигу
арматуры. Опыты показали, что сопротивление бетона проскальзы-
ванию арматуры пропорционально давлению, которое он испыты-
вает. Величина прилагаемого давле-
ния может быть определена эле-
ментарным расчетом.
После расширения бетон должен
удерживаться в сжатом состоянии до
тех пор, пока он затвердеет настоль-
ко, чтобы сохранить приданную ему
деформацию и натяжение арматуры.
С помощью этого способа могут
быть достигнуты напряжения в ар-
матуре до 10 000 кг!см2. Это дает
возможность изготовлять пустоте-
лые элементы из бетона с очень вы-
сокой прочностью и плотностью.
Благодаря вибрированию, прессова-
нию и нагреву бетона трубы могут
сравнительно быстро распалубли-
ваться, а технологическое оборудо-
вание повторно использоваться.
В соответствии с предложениями
Фрейссине фирма Вайсс и
Фрейтаг построила во Франкфур- Рис- Внутреннее оборудова-
r r r 'rjt' ние завода предварительно напри-
те завод для изготовления предвари- женных железобетонных труб фир-
тельно напряженных железобетонных мы Вайсс и Фрейтаг
257
труб диаметрами 80 и 120 см. На рис. 250 показано внутренеее обо-
рудование этого завода. Слева находится подвешенный и опущенный
в форму расширяющийся сердечник с вибрирующим устройством.
Рис. 251. Изготовление предварительно напряженных железобе-
тонных труб: а—перед натяжением: 1—наружная стальная труба;
2—обратная пружина или надувной резиновый мешок; 3—проме-
жуточная конструкция для обезвоживания; 4—бетон; 5—внутрен-
няя резиновая оболочка; 6—внутренняя стальная труба;
б—после натяжения: 7—вода под давлением; ^-^предварительно
напряженный железобетон; 9—вибрирующее устройство; 10—
домкраты продольного давления; 11—загрузочная воронка; 12—
предварительно напряженная железобетонная труба; 13—наруж-
ная резиновая оболочка; 14—пластинка противодавления; 15—
наружный стальной кожух
Продольный разрез
Справа от бетоносмесйтельной вышки виден сердечник, извлеченный
из формы. На рис. 251 показаны продольный и поперечный разрез
формы со вставленным сердечником. Сердечник состоит из стальной
258
Рис. 252. Извлечение готовой предо
варительно напряженной железобе-
тонной напорной трубы из формы
i рубы, гидравлической водяной камеры и резиновой оболочки, кото-
рая отделена косыми стальными пластинками от бетона арматуры.
Сама форма состоит из наружного трубчатого кожуха и гидравли-
ческой водяной камеры, имеющей уплотняющую резиновую оболоч-
ку. Оболочка действует на промежуточную конструкцию из деревян-
ных и стальных пластинок в целях обезвоживания бетона и его на-
грева для ускорения процесса схватывания. Арматурный каркас
устанавливается без натяжения арматурны на рис. 250 (справа)
виден арматурный каркас, готовый для установки в форму. Про-
дольные стальные проволоки подвергаются натяжению отдельно
и крепятся к кожуху формы.
Для арматуры применяется .круглая сталь прочностью от 9000
до 10000 кг!см2 и пределом текучести 8 000 кг!см2. Для длительного
напряжения сталей в условиях «заполненного при эксплуатации
трубопровода принимается величина 5000 кг/см2 с достаточным
запасом прочности на разрывж [240].
После установки арматурного каркаса и сердечника трубы бето-
нируются при постоянном вибрировании. После заполнения формы
она закрывается крышкой и бетон прессуется сверху. Путем пуска
воды в гидравлические камеры из
бетона удаляется вся избыточная
вода. Затем бетон нагревается.
Когда бетон достиг определенной
прочности, во внутренней гидрав-
лической камере повышается дав-
ление, при этом расширяется сер-
дечник, бетон трубы сжимается в
радиальном направлений и соз-
дается напряжение в арматурном
каркасе. Примерно через 3—4 ча-
са бетон становится настолько
прочным, что вода в гидравлйче-
ской системе может быть спущена
и готовая бетонная труба извлече-
на из формы (рис. 252). Тотчас же
после изготовления каждая труба
испытывается на плотность [241].
По предложению Э. Эдвину
(Е. Edwin) и Д. Нильсена
(D. Nilsen), трубы из предвари-
тельно напряженного железобето-
на изготовляются следующим об-
разом: затвердевшая часть бетон-
ной трубы Ьбвивается стальной
проволокой, находящейся под на-
пряжением, после чего бетони-
руется наружная часть трубы. Во время- схватывания, бетонд на-
ружной части внутренняя обвитая часть подвергается такому Жбы.-.
точному давлению, что после, схватывания, бетона .и снятия давления.
259
стенки трубы как во внутренней, так и во внешней части испыты-
вают одинаковое периферийное предварительное напряжение.
Для соединения звеньев предварительно напряженных железо-
Рис. 253. Сопряжения предварительно напряженных железобе-
тонных труб: 1—натяжение на затвердевший бетон; 2—заполне-
ние раствором или битумом; 3—уплотнение расчеканкой; 4—слой
раствора; 5—сердечник; 6—зажатое резиновое кольцо; 7—предва-
рительно напряженный железобетон; 8—усиливающая арматура
с натяжением на затвердевший бетон; 9—незажатое резиновое
кольцо
бетонных труб был разработан ряд предложений. На рис. 253 показа-
ны одно соединение, которое уплотнено расчеканкой, и два соедине-
ния с надвижными муфтами из предварительно напряженного бето-
260
рительно напряженных железобетон-
ных труб посредством резиновых ко-
лен: 1—натянутая проволока; 2—
жестяной цилиндр; 3—резиновое
кольцо; 4—бетонная стяжка
на [243]. Фирма Вайсс и Фрейтаг применяет для соединения
предварительно напряженных железобетонных труб и для уплотне-
ния стыков труб стальные надвижные муфты, у которых при натя-
жении болтов к отшлифованным наружным концам труб прижима-
ются резиновые кольца. При надвижных муфтах с резиновым
уплотнением возможна подвижность труб при осадках грунта,
температурных воздействиях и т. п.
В Америке предварительно напряженные железобетонные трубы,
как правило, уплотняются резиновыми кольцами [244]. Сами трубы
имеют цилиндр из 1,5-миллиметрового листа, к которому приваре-
ны муфты и фланец из стали. С внутренней стороны цилиндр по-
крыт слоем центрифугированного бетона. С наружной стороны труба
обвита под натяжёнием стальной проволокой 0 5 мм и предвари-
тельно напряжена. Для защиты
напряженной арматуры она по-
крыта слоем бетона. Уплотне-
ние стыков труб происходит с
помощью резинового кольца,
уложенного в канавке. При
прокладке труб они просто
сдвигаются, причем резиновое
кольцо сжимается, полностью
заполняя сечение канавки. Стык
уплотняется снаружи и изнут-
ри цементным раствором
(рис. 254).
9 — 6. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ
ШПАЛЫ
В течение ряда десятилетий
(первый патент Монье 14673
за 1881 г.) делались попытки изготовлять железнодорожные шпалы
из железобетона, и это стало возможным только после появления
предварительно напряженного железобетона.
Немецкое Федеральное железнодорожное ведомство на протяже-
нии последних 10 лет занималось разработкой конструкций предва-
рительно напряженных железобетонных шпал. Об этих работах и
проведенных испытаниях шпал было доложено на общем собрании
Немецкого ^бетонного союза в 1951 г. [245]. Первоначально Не-
мецкое Федеральное железнодорожное ведомство намеревалось во-
прос о выборе способа армирования передать на разрешение фир-
мам и ограничиться только установлением основных размеров,
несущей способности, крепления рельсов и веса. Но вскоре было при-
нято решение остановиться на типе шпал, предложенном К а р и г о м
(Karig) (рис. 255). Первый тип шпалы К а р и г а имеет индекс «В9»
и весит 200 кг.
Напряженная арматура состоит из стальных стержней 0 18,4 мм
с концевыми анкерами. Стальные стержни снабжены битумным по-
261
крытием и таким образом не имеют сцепления с бетоном. Оба стер-
жня несколько смещены по отношению к оси и вместе передают
предварительное натяжение силой 24 т. Ненапрягаемая арматура в
этой шпале не применяется.
В шпале типа «В9» в скором времени была обнаружена чрезмер-
ная чувствительность к напряжению отрицательного знака, возни-
кающему в средней ее части. Для устранения этого недостатка
прямолинейные напряженные арматурные стержни были заменены
слегка изогнутыми вверх. Таким путем сила предварительного натя-
жения в средней части была смещена кверху. Смещение сжимающей
Рис. 255. Предварительно напряженная железобетонная шпала «В9> Не-
мецких Федеральных железных дорог
силы было настолько эффективным, что позволило снизить силу пред-
варительного натяжения с 24 до 22 т. Улучшенная таким образом
шпала «В9» получила обозначение «В91».
Оба типа шпал—«В9» и «В91»—требовали большой тщательно-
сти как при изготовлении, так и при эксплуатации, так как эти шпа-
лы средней частью должны свободно лежать на весу. Эти обстоя-
тельства привели к разработке другого типа шпалы (рис. 256), вве-
Рис. 256. Предварительно напряженная железобетонная шпала «В12» Не-
мецких Федеральных железных дорог: А—поперечное сечение по сере-
дине шпалы; В—торец
денной в немецкой железнодорожной сети под индексом «В 12».
Шпала типа «В12» является развитием шпалы типа «В9»и отлича-
ется от нее только суженной средней частью, благодаря чему она,
приобретает упругие свойства [246]. Эта шпала не требует устрой-
ства углубления (выемки) постели, а может укладываться на ров-
ном слое балласта.
262
На рис. 257 показана схема анкеровки напрягаемых стержней и
их укладки в форму [247]. Стержни снабжены по обоим концам на-
катными нарезками 4. На один конец стержня навернута анкерная
пластинка 10, в которую упирается закладная деталь 11, защищаю-
Рис. 257. Схема изготовления предварительно напряженных железо-
бетонных шпал со стержневой арматурой
щая резьбу 4 от попадания бетонной смеси. На другой конец стерж-
ня 3 навернута стопорная шайба 5, затем распределительная
пластинка 6, которая в осевом направлении прижимается анкерной
гайкой 7 к стопорной шайбе. Для защиты резьбы и анкерной гайки
от попадания бетонной смеси при заполнении ею формы 1 и 2 на-
конец стержня, выходящий за гайку 7, навертывается закладная
деталь 8, так чтобы ее выступающая часть 9 упиралась в распреде-
лительную пластинку 6.
Стержни после распалубливания шпалы слегка натягиваются;
окончательному натяжению они подвергаются не ранее чем через
8 недель, а как правило,—через три месяца.
Для напряженных стержней применяется кремнистая сталь мар-
ки St60/90.
Шпала должна быть выполнена из очень плотного и высокопроч-
ного бетона. Чтобы размеры усадки и ползучести были -наименьши-
ми, бетон должен содержать минимальный избыток воды. Заполни-
тели тщательно выбираются по качеству и их крупности. Бетон
тщательно уплотняется вибрированием, после чего изделие пропа-
ривается в камерах примерно в течение 6 часов при температуре
в среднем 60°.
Для натяжения стержней был разработан прибор специальной
конструкции, который быстро и просто производил не только натя-
жение стальных стержней, свободно уложенных в теле бетона, но и
подтягивал анкерные гайки, передающие на бетон силу -натяжения
[248]. Прибор состоял из гидравлического домкрата (рис. 258), пор-
шень 2 которого связан со шпинделем 3, навернутым на резьбу
263
стержня, подлежащего натяжению. Шпиндель передает давления
домкрата в виде растягивающих усилий на стержень и может по-
вертываться извне. Удлиненная нижняя часть цилиндра 1 упирает-
ся при натяжении в бетон и подобно торцовому ключу снабжена
втулкой 7.
Втулка служит для подтягивания анкерной гайки 8 стержня и
может поворачиваться приводным устройством извне. Приводное
устройство сконструировано в виде цепной передачи, одна его ше-
стерня 10 поикпеплена к втулке 7 в виде торцового ключа, а другая,
Рис. 268. Прибор для натяжения стальных стержней предварительно напряжен-
ных железобетонных шпал в продольном и поперечном направлениях: а—про-
дольный разрез; б—поперечный разрез
меньшая, шестерня Р, соединена с предыдущей шестерней ролико-
вой цепью 11 и насажена на вал 6, который может вращаться руко-
яткой, ключом и т. п. Вал 6 помещается в картерах 4 и 5, прикреп-
ленных к удлиненной части цилиндра 1.
Немецкое железнодорожное ведомство организовало изготовле-
ние шпал и другой конструкции, в частности предварительно на-
пряженных железобетонных шпал с проволочной арматурой. Резуль-
таты эксплуатации этих шпал были не плохие. Шпалы в большинст-
ве случаев хорошо служили даже в самых тяжелых условиях. Так,
например, в 1944 г. при крушении поезда такие шпалы, хотя и были
частично повреждены, но не вышли из строя [249]. При крушении
груженый товарный вагон сошел с рельсов и тащился по всему
участку пути. Вагон был совершенно разбит, а шпалы еще 7 лет
после аварии продолжали находиться в эксплуатации. Шпалы веси-
ли по 300 кг и были армированы 36 прядями проволоки. Каждая
прядь состояла из двух свитых, гладких проволок 0 2 мм и была
подвергнута натяжению И ООО кг. Прочность стальной проволоки
равнялась 18000 кг!см2.
Причины, по которым Немецкое железнодорожное ведомство
остановилось на шпалах К а р и г а, имели экономический харак-
264
тер. Мейер (Meier) в выше упомянутом докладе резюмировал
эти причины следующим образом: 1) простота конструкции
шпал; 2JF возможность применения для них высокопрочного
бетона, полностью удовлетворяющего требованиям в отношении
атмосфероустойчивости и прочности на истирание; 3) гибкость на-
прягаемой арматуры, что обусловливает экономию стали (при
шпале типа «В 12» это преимущество ошадает); 4) быстрый оборот
опалубочных форм, так как шпалы могут |^палу вливаться уже при
небольших прочностях бетона; 5) преимуйй^тва электрической изо-
ляции шпалы (служба сигнализации); плотный бетон и битумная
оболочка напряженных стержней содействуют созданию изоляции
шпал без каких-либо дополнительных мероприятий; 6) меньшие
капиталовложения для сооружения заводов большой мощности по
изготовлению железобетонных шпал. По примерным расчетам,
потребуется лишь четвертая часть тех затрат, которые необходимы
для строительства завода со специальными крупными установками
для напряженного армирования проволочной арматурой.
Конструкция напряженной арматуры, имеющая очертания голов-
ной шпильки, и( соединения обоих стальных стержней у одного
конца короткой дугообразной деталью являются предметом патента
ДР 82973 [250].
В заключение следует отметить еще два запатентованных в
Германии предложения на изготовление предварительно напряжен-
ных железобетонных шпал, состоящих из нескольких элементов.
Целью первого предложения [251] являлось создание железно-
дорожной шпалы, которая выдерживала бы многократно повторяе-
мые прогибы без проявлений усталости с обеспечением при этом
упругих и полных возвратов ее в нормальное исходное положение,
а также устойчивости, с тем чтобы не могли возникать местные
разрушения и боковые сдвиги ее отдельных составных частей.
Эта задача была разрешена следующим образом: отдельные
соседние части шпалы были соединены между собой шарнирно
через сопрягающие детали. Последние были устроены на поверх-
ностях отдельных частей, обращенных друг к другу, и образовыва-
Рис. 259. Составная предварительно напряженная железобетонная
шпала из отдельных частей на шарнирах
ли шарнир для каждого направления изгиба всех сосед-
них частей шпалы. Шарнир находился вне линии действия напря-
женной продольной арматуры. Его конструкция такова, что он мог
выдерживать полную сжимающую нагрузку, действующую на от-
дельные части..
На рис. 259 изображен продольный разрез такой шпалы, а на
рис. 260—два вида сопрягающих шарниров.
265
Конструкция шарнира, показанная на рис. 260, а, состоит из
двух металлических пластинок, втопленных ib части шпалы. Одна
металлическая пластинка имеет горизонтальные ребра, которые
входят в пазы другой
металлической пластин-
ки. Отдельные части
шпалы сжимаются на-
пряженными стержнями.
На рис. 260, б шар-
нир образован двумя
металлическими пла-
Рис. 260. Конструкции сопряжений превари-
тельно напряженных железобетонных шпал,
состоящих из двух частей, согласно рис. 259
стинками, которые упи-
раются друг в друга че-
рез шарики.
Во втором предло-
жении [252] для изго-
товления предваритель-
но напряженной желе-
зобетонной шпалы, со-
стоящей из нескольких
частей, в качестве кон-
дуктора применяется
сборная бетонная де-
таль. Она укладывается в опалубочную форму для бетонных эле-
ментов, служаших опорами для обоих рельсов, и при их схватыва-
нии путем замоноличивания соответствующих частей образуется
прочная на изгиб конструкция, предварительно напряженная с по-
мощью одного сквозного продольного стержня (рис. 261).
Рис. 261. Предварительно напряженная железобетонная шпала, состоя-
щая из трех частей
В Германской Демократической Республике коллективом строи-
тельного отдела Генеральной Дирекции были разработаны предва-
рительно напряженные железобетонные шпалы с проволочной арма-
турой, а также без сцепления арматуры с бетоном [253]. Оба вида
шпал одинаковы по форме и размерам. Они имеют длину 2,5 м й
весят от 200 до 225 кг.
Шпалы с проволочной арматурой изготовляются на стенде. На-
пряженная арматура состоит из холоднотянутой стальной проволо-
ки 0 2—2,5 мм с прочностью на растяжение от 16000 до
24 000 кг!см2. Рекомендуется стальные проволоки скручивать в
двойные и тройные пряди (рис. 262, а).
266
У железобетонной шпалы с натяжением без сцепления имеется
только один напряженный стержень 0 26 мм из стали марки
St 70/11 с пределом текучести от 4 800 до 5 200 кг/см2 и минималь-
ным удлинением при разрыве 12°/о. Изменение длины напрягаемого
стержня при дополнительном последующем натяжении компенси-
руется вставками, которые находятся между пластинкой давления
Рис. 262. Предварительно напряженные железобетонные шпалы Германской
Демократической Республики: а—шпала с напряженной проволочной арма-
рой со сцеплением; б—шпала с напряженной стержневой арматурой без
сцепления
и натяжным устройством. Чтобы воспрепятствовать сцеплению
между бетоном и напряженным стержнем, последний обернут про-
питанной бумагой. Средняя часть шпалы имеет в верхней части до-
полнительную арматуру из стали марки St 37 (рис. 262, б).
Во Франции известны способ, разработанный Фрейссине, и
сйособ Валетт — Вейнберг (Valette — Weinberg). При этих
спосо.бах применяются многочисленные тонкие проволоки, подвер-
гаемые натяжению на стенде.
Шпала Фрейссине [254, 255, 256] изготовляется из двух ча-
стей 1 и 2, связанных арматурой, но между ними имеются зазоры.
На рис. 263 представлены продольный разрез и план железнодорож-
ной.шпалы системы Фрейссине дои после ее бетонирования. Не-
сущие элементы 5, на которые укладываются рельсы, изготовляют-
ся отдельно и включаются в шпалу как сборные детали. Они так-
же состоят из двух частей, их боковые поверхности по контуру
имеют напряженную арматуру. Натяжение арматуры осуществля-
ется забивкой клиньев в зазор между раздельными частями и со-
храняется благодаря заполнению зазора бетоном. После укладки
несущих элементов в опалубочную форму в нее помещается напря-
гаемая арматура. Для армирования применяется тянутая, термиче-
267
ски обработанная проволока 0 3 мм с пределом упругости
12 000 кг/см2 и с сопротивлением разрыву от 15 000 до 16 000 кг! см2.
Арматура укладывается в два слоя и обертывается .петлями во-
круг несущих элементов, на которых опираются рельсы. Концы про-
Рис. 263. Французская предварительно напряженная железобетон-
ная шпала конструкции Фрейссине: а—продольный разрез по
форме и готовой шпале; б—форма и готовая шпала в плане; в—
устройство для натяжения арматуры
волок втапливаются в бетон в виде логарифмической спирали. Про-
волоки дважды пересекаются в средней части шпалы. Кроме
того, в середине формы устроена диафрагма 4, которая де-
лит опалубочную форму на две равные части. Арматурные проволо-
ки 5 пропускаются через диафрагму. Перед бетонированием часть
стальных проволок, находящаяся между наружными концами несу-
щих элементов, обмазывается битумом, ©о избежание сцепления
проволок с бетоном. После твердения бетона шпала извлекается из
формы, диафрагма удаляется, и обе части напрягаются при помо-
щи специально сконструированного натяжного устройства для
шпал (рис. 263, в). После достижения желаемого натяжения при-
мерно до 10 000 кг!см2 зазор, образовавшийся между обеими раз-
дельными частями, уплотняется очень жестким цементным раство-
ром с большой добавкой асбеста.
При натяжении арматуры к ее обеим частям с помощью нарез-
ных болтов 7 прижимаются зажимы 6. Затем шпала с зажимами
вводится в обойму, состоящую из двух частей 8 и 8а\ обе полови-
ны обоймы могут взаимно сдвигаться с помощью домкратов 9. Кро-
ме того, каждая половина обоймы имеет по две скошенные поверх-
268
ности, которые при сдвиге прижимают клинья 10 к зажимам 6 и
вовлекают их в свое движение. Шпала Фрейссине весит около
153 кг.
В отличие от способа Фрейссине, при котором каждая шпа-
ла предварительно напрягается и бетонируется в отдельности, в
способе Валетт— Вейнберга в один прием изготовляется
40 шпал,по 10 шпал в четыре ряда [257]. Шпалы Вейнберга ар-
мированы 16 стальными проволоками 0 5 мм (прочность на растя-
жение— 14 000 кг!см2). Стальная проволока поставляется бухтами
и на заводе шпал подвергается предварительной вытяжке с усилием
12500 кг/cjw2, т. е. примерно на 0,7°/о. Этим достигается точная
правка проволоки, которая облегчает ее переработку, и повышается
предел упругости. Длина бухты отвечает двойной длине 10 после-
довательно расположенных шпал. В конце ряда из 10 шпал прово-
лока обертывается вокруг вала и получается петля. Восемь таких
петель образуют арматуру для одного ряда последовательно лежа-
щих 10 шпал. У концов каждой шпалы натянутые проволоки пере-
крещиваются и снабжаются U-образными арматурными хомутами.
Кроме того, в нижней средней части шпалы уложена ненапрягаемая
арматура, состоящая из четырех проволок 05 мм, концы которых
Рис. 264. Французская предварительно напряженная железобетонная
шпала конструкции Валетт — Вейнберга
отогнуты вверх. При заполнении бетонная смесь уплотняется вибри-
рованием и затем для ускорения процесса схватывания и твердения
пропаривается в течение 5 часов при температуре 70° (рис. 264).
В Швейцарии в 1947 г. по поручению Общества по изучению
предварительно напряженных шпал в Цюрихе был проведен ряд
измерений над предварительно напряженными шпалами, уложенны-
ми в главный путь Швейцарских федеральных железных дорог.
269
Шпалы имели длину 2,54 м и ширину 26 см\ только средняя их
часть длиной 60 см имела ширину 18 см. Они изготовлялись на
длинных стендах с применением проволоки периодического профи-
ля. Их вес составлял 190 кг. Шпалы имели пустотелое поперечное
сечение с тем, чтобы уменьшить их вес и достигнуть хорошего рас-
пределения предварительного напряжения в поперечном сечении.
О результатах измерений, проведенных с помощью щеточного ос-
циллографа, имеющего усилитель, и шлейфового осциллографа
Сименса, сообщал М. В. Р о ш [258].
В Англии из-за недостатка древесины предварительно напряжен-
ные железобетонные шпалы изготовляются в большом объеме [259].
На способы изготовления шпал на длинных стендах был выдан ряд
патентов [260] как в Англии, так и в США. В каждой шпале уклады-
валось около 20 стальных проволок 0 5 мм с пределом прочности
на растяжение от 15 700 до 17 300 кг!см2, которые в заданном поло-
жении удерживались двумя сдвигающимися пластинами или дву-
мя пластинами, имеющими взаимно-перпендикулярные шлицы. На
рис. 265 показаны форма для изготовления шпал и две различные
Рис. 265. Форма для изготовления шпал (английская конструк-
ция): а—общий вид формы; б—два различных конструктивных
варианта торцовых пар пластин
конструкции терцовых пар пластин. Проволоки подвергаются на-
тяжению попарно с одного конца полосы. Для сокращения периода
выдержки бетона он нагревается до распалубливания электриче-
ским током, пропускаемым в стальные проволоки.
9—7. СВАИ
Железобетонные забивные и бунные сваи, известные в течение
многих лет, являлись далеко не идеальными. Сваи обладали значи-
тельной длиной и благодаря возникающим при их подъеме и тран-
спортировании значительным напряжениям должны были снабжать-
ся усиленной арматурой из продольных стержней и поперечных
хомутов. Такая арматура не придает сваям требуемых упругих
свойств, и при применении их в агрессивных водах существует опас-
ность, что вода может проникать через трещины в бетоне и разру-
шить арматуру. Поэтому очень скоро свойства предварительно на-
пряженного бетона были признаны выгодными для применения в
забивных .сваях и найден ряд способов их
выполнения.
В одном запатентованном предложе-
нии [261] предусматривается арматура для
свай в виде стального стержня, централь-
но расположенного в теле бетона, заанке-
ренного в основании сваи и доступного
лишь с верхнего ее конца. Стальной стер-
жень обладает продольной подвижностью
и подвергается натяжению после тверде-
ния бетона. Силы, сообщаемые стальному
стержню, передаются на тело бетона с
помощью анкерных пластин и гаек. Кро-
ме напряженной арматуры может устраи-
ваться и обычная арматура. Так как наи-
большие напряжения в свае возникают
при подъеме ее с земли, транспортирова-
нии и забивке, то арматура должна быть
рассчитана с запасом, учитывающим эти
факторы. Было предложено ограничиться
одной третью той арматуры, которая до
этого применялась, и извлекать напряжен-
ный арматурный стержень после забивки
сваи, что легко выполняется с помощью
шайбы и гайки для анкеровки. Для этого
снимаются верхняя гайка и шайба, а на-
тянутый стержень вывинчивается из ниж-
ней анкерной гайки.
На рис. 266 приведено два конструк-
тивных варианта предварительно напря-
женных свай, предложенных в -упомяну-
том патенте. Вариант а (рис. 266, а) пред-
ставляет собой забивную сваю 1 в про-
дольном и поперечном сечениях; арма-
тура 2 и 3 ненапрягаемая, а арматура 5—
центрально расположенная напряженная,
жень, во избежание сцепления с бетоном,
Рис. 266. Забивная свая с
центрально расположенной
напряженной стержневой
арматурой:
а—напряженный стержень,
удаляемый после забивки
свай; б—напряженный стер-
жень, неподвижно заанке-
ренный в свае
Натягиваемый стер-
помещен в трубку 4
271
и анкерован в основании и голове сваи при помощи пластинки 6,
распределяющей давление, подкладной шайбы 7 и гайки 8.
Чтобы можно было стальной стержень вывинчивать, нижняя гай-
ка 8 закреплена против провертывания в выемке 9 в осно-
вании оваи или прочно соединена с распределительной пластинкой
6. В варианте б (<рис. 266, б) стальная арматура 5, во избежание
сцепления с бетоном, снабжена битумным покрытием 10. В этом
случае не напрягаем а я арматура И ставится только в основании
сваи. Напряженный стержень остается в свае, поэтому его нижний
конец неподвижно забетонирован в ее основании.
Согласно французскому предложению [262], при изготовлении
сваи натягиваемые проволоки анкеруются в двух, концевых бетон-
ных блоках и проходят через средний блок (рис. 267). Кроме того,
Рис. 267. Составная свая
средний блок связан с одним ив концевых особыми натянутыми
проволоками. После твердения бетона анкерных блоков стальные
проволоки подвергаются натяжению, а промежутки
ми блоками бетонируются.
Рис. 268. Предварительно напряжен-
ная железобетонная свая согласно
французскому предложению
ми стержнями, которые после
вместе с временным анкерным устройством.
между анкерны-
Согласно другому французско-
му предложению [263], напряжен-
ная арматура, состоящая из пуч-
ка стальной проволоки 5, прохо-
дит через отверстие, расположен-
ное внутри сваи по продольной
ее оси, и анкеруется в основании
сваи 2 посредством веерообразно-
го разведения 5 пучка (рис. 268).
Проволочный пучок после натя-
жения удерживается в анкере 4
клином 1. После установки сваи
напряжение с ручка снимается, а
в пустое пространство вокруг пуч-
ка инъектируется цементный рас-
твор, и получается железобетон-
ная свая с обычной арматурой.
Предлагается еще конструкция
сваи с одним центральным или
несколькими периферийными про-
дольно подвижными напрягаемы-
забивки свай удаляются из нее
272
В США разработана предварительно напряженная свая, состо-
ящая в продольном направлении из нескольких частей, которые
стягиваются напряженной арматурой [264]. Голова и основание
сваи массивные и снабжены ненапрягаемой спиральной арматурой.
Рис. 269. Свая, со-
стоящая из не-
скольких . частей,
связанных между
собой элементами
напряженной ар-
матуры
Рис. 270. Забивная
свая с элементами
напряженной ар-
матуры прямо-
угольного попе-
речного сечения
Средние (одна или несколько) части сваи трубчатой формы; в их
стенках расположена ненапрягаемая продольная и поперечная ар-
матура. Напряженная пучковая арматура из тонких стальных про-
волок после сжатия отдельных частей вводится в специально пре-
дусмотренные для нее каналы, подвергается натяжению примерно
до 8 000—10 000 кг{см2 и анкеруется по концам клиньями или дру-
гими известными приспособлениями. На рис. 269 показана свая,
имеющая три пучка стальной проволоки. Особенностью располо-
жения пучков является разведение их концов в основании сваи.
Во избежание смещения отдельных частей сваи по отношению
к продольной оси их стыковые поверхности имеют кольцевые канав-
273
ки, точно прилегающие друг к другу и заполняемые цементным
раствором при инъектировании; таким образом создается надежная
поперечная анкеровка отдельных частей.
Предметам бельгийского патента [265] является забивная свая,
состоящая из пустотелого цилиндрического бетонного корпуса, име-
ющего ряд каналов с прямоугольным поперечным сечением. Кана-
лы проходят вдоль сваи, в них размещаются стальные полосы пря-
моугольного сечения, образующие напряженную арматуру и анке-
руемые по концам гайками, которые навертываются по нарезке в
ребрах стальных полос. После натяжения и анкеровки напряженной
арматуры насаживается отдельно изготовленный наконечник сваи
(рис. 270).
Фрейссине предложил [266] собирать сваи из отдельных ко-
ротких трубчатых отрезков и стягивать их заанкеренной в самой
нижней части напряженной арматурой. Арматура располагается
так, что может оставаться в забитой свае или извлекаться из нее.
Согласно рис. 271,.а, арматура в нижней части имеет слабое место,
вследствие чего стальная проволока при перенапряжении в этом
месте может оборваться. На рис. 271, б натянутые проволоки анке-
Рис. 271. Конструкция забивных свай, по Фрейссине
руются в основании сваи клином, который рычагом освобождается
с головной части сваи. На рис. 271, в натянутые проволоки также
анкеруются клином, который может быть удален1 усилием, прило-
женным со стороны головной части сваи. В наружной оболочке от-
дельных частей сваи предусмотрены открытые каналы для напряга-
емой арматуры. В конструкции рис. 271, г стальные проволоки или
тросы не анкеруются в основании сваи, напряженная арматура про-
ходит петлеобразно, так что после изготовления сваи она отпускает-
ся в одном конце, а в другом конце может быть протянута через
основание сваи.
ДОПОЛНЕНИЕ
5—126. 40-тонный пучок напряженной арматуры
фирмы Грюн и Бильфингер
Фирмой Грюн иБиль фингер была разработана конструк-
ция 40-тонНого пучка напряженной арматуры, который проверялся
при испытаниях и при эксплуатации выполненных сооружений. По
данным, представленным в распоряжение автора незадолго до на-
печатания этой книги, арматурный пучок состоит ив девяти прово-
лок 0 8 мм ив холоднотянутой круглой стали марки St 140/160
завода «Карлсверк» фирмы Фельтен и Гильом. Проволоки
пучка расположены свободно в трубке и обладают продольной по-
движностью. Спиральная проволока, обвивающая пучок, обеспечи-
вает его центральное расположение внутри трубки и необходимый
зазор между ним и стенками трубки.
На рис. 272 показан продольный разрез железобетонной предва-
рительно напряженной армированной детали с таким пучком. На-
пряженная арматура прочно анкеруется у одного конца детали, а
другой ее конец имеет натяжное устройство.
У концевой анкеровки пучок состоит из двух прядей, их отдель-
ные проволоки 1 затнуты в противоположных направлениях в
большие концевые крюки 2. Перед загибами проволоки гофрирова-
ны. Образовавшаяся концевая анкеровка прочно обмотана двумя
витками 3 и 4.
Для продувки трубки 9 при инъектировании цементного раство-
ра служит резиновый шланг 5, который после нагнетания раство-
ра удаляется.
Другой конец пучка сконструирован в виде клиновой анкеровки.
Натяжное устройство 6 служит для равномерного распределения
давления, оно имеет коническое отверстие 8 для размещения девяти
натягиваемых проволок и секторовидные клинья 7. Натяжное уст-
ройство выполнено из стали марки St 60/11, а клинья — из стали
марки SH 70/11. В стороне, обращенной к бетону, натяжное устрой-
ство снабжено каналом для пропуска переходной трубки 9.
Клинья 7 имеют канавки, расположенные параллельно оси ко-
нуса, для приема натягиваемых проволок /. Поверхность, которой
клинья прижимаются к стальным проволокам, для повышения тре-
ния покрывается лаком, смешанным с корундом.
275
Перед вводом проволоки в натяжное устройство пучок немного
расправляется на длину, соответствующую короткой переходной
трубке 9, которая плотно соединяется с резиновым кольцом 10.
Усилия распора,, направленные наружу, воспринимаются шайбой
11. В переходной трубке 9 распорным усилиям, направленным
внутрь, противопоставлен виток 12.
Рис. 272. 40-тонный пучок напряженной арматуры, имеющий натяжную
головку с секторовидными клиньями: а—продольный разрез по железобе-
тонной балке с напряженным пучком; б—разрез по натяжной головке;
в—вид опереди натяжной головки; г—концевая анкеровка
Для Натяжения пучка стальной проволоки фирма Грюн и
.Бильфингер разработала конструкцию гидравлического дом-
крата (рис. 273), которым натяжение пучка и запрессовка клиньев
производятся в течение нескольких минут.
Рис. 273. Натяжной домкрат для 40-тонного пучка: 1—гильза натяжной голов-
ки домкрата; 2—поводок; 3—клинья домкрата; 4—камера давления; 5—комму-
никация камеры давления; 6—цилиндр обратного хода; 7—измерительная ли-
нейка; 8—поршень заклинивания; 9—цилиндр заклинивания; 10—обратная пру-
жина; 11—нажимной поршень клиньев; 12—тяговый поршень; 13—цилиндр;
14—уплотнение; 15—клинья; 16—натяжное устройство
276
После нарезки проволок их концы заводятся в натяжное устрой-
ство и "защемляются клиньями 3\ Защемление проволок клиньями
усиливается -по мере повышения давления в цилиндре 13. Когда
достигнуто требуемое удлинение, т. е. пучку сообщено необходимое
усилие натяжения, то давление сообщается цилиндру 9 и поршню 8
заклинивающего домкрата, вследствие чего клинья 15 вдавливаются
в натяжное vctdohctbo 16. После этого поршень 12 цилиндоа 13
может быть возвращен через особый возвратный цилиндр 6. Рабо-
чая нагрузка пучка -при напряжении стали в 0,55 ввг =8 800 кг!см2
(в среднем 40 т). При таком усилии натяжное устройство с пло-
щадью основания 1-65X165 мм (при среднем диаметре отверстия
63 мм) оказывает на бетон поверхностное давление 175 кг!см2.
5—127. Способ натяжения фирмы Загер и Вернер
Способ натяжения, разработанный фирмой Загер и Вернер
(Sager und Waerner g. m. b. H) в Мюнхене, основан на .применении
высокопрочной холоднотянутой или термически улучшенной прово-
локи 07,8 или 9 мм, связанной в пучки, по 6 проволок. Выбор
диаметра проволок зависит от требований, предъявляемых в каж-
дом отдельном случае. Один пучок в зависимости от диаметра про-
волоки может быть напряжен под действием усилия натяжения
20—30 т.
Конструкция пучка напряженной арматуры и клинового анкера
показана на рис. 274. Шесть концентрических стальных проволок
удерживаются в своем положении фиксирующими прокладками,
расположенными примерно через каждый метр, и короткими вит-
ками проволоки. В золе анкеровки фиксация обеспечивается корот-
ким отрезком стальной проволоки того же диаметра, что и напря-
гаемая -проволока. Во избежание сцепления с бетоном пучки нахо-
дятся в трубках с поперечным рифлением, в которые инъектирует-
ся цементный раствор.
Анкеровка пучка состоит,из 3 частей: анкерного конуса, анкер-
ных клиньев и направляющей пробки. Принципом анкеровки явля-
ется прямолинейное направление напряжённой арматуры, т. е. от-
сутствие ее изгиба в анкере и действие клиньев извне. Анкерный
конус из кованой стали снабжен фланцем для присоединения дом-
крата и обеспечения надлежащей передачи сил на бетон. Чтобы по-
лучить хорошее качество бетона и высокую прочность в зоне, на-
ходящейся в непосредственной близости от конуса, последний за-
ранее изготовляется в виде блока, армированного спиральной ар-
матурой, и поставляется в готовой бетонной оболочке. Для про-
пуска стальных проволок конус снабжен чугунной пробкой,
имеющей вид усеченного конуса и по своим размерам соответству-
ющей полости конуса. В наружной части пробка имеет по окруж-
ности шесть вырезов, между которыми расположены клинья для
зажатия проволок от бокового смещения. Противоположная мень-
шая часть пробки имеет кольцевидное поперечное сечение. Внут-
реннее отверстие кольца соответствует диаметру пучка.
27?
Натяжение пучка производится за один прием. О способе его
натяжения в пояснительной записке фирмы указывается следующее:
«Проволоки защемляются в домкрате клиньями аналогично анке-
ровке. Отдельные детали устроены несколько иначе — их размеры
увеличены и улучшено качество материала, благодаря чему де-
формации при напряжении и изгиб ребер клиньев ничтожно малы.
Рис. 274. Напряженный армированный пучок и анкерная головка фирмы
Загер и Вернер: 1—клинья; 2—отверстие для отвода воздуха; 3—
проволочная обмотка; 4—распорка; 5—трубка; 6—анкерный конус; 7—спи-
' раль; 8—пучок 0 6—7 мм
Клинья, анкеровки, благодаря допускам по ширине и при ковке
конуса, сидят не одинаково глубоко в конусе, клинья же домкрата
поддерживаются дисковыми пружинами всегда на равной высоте.
Вмятины, образующиеся на проволоках от ребер клиньев, позволяют
после удаления домкрата контролировать, произошло ли у одной из
6 проволок пучка большее скольжение, чем у прочих. Для этого
конец пучка, лежащий выше, расправляется веерообразно и прово-
локи укладываются рядом. Вмятины от ребер должны быть на рав-
ной высоте у всех 6 проволок. Пучок протаскивается путем пред-
варительного его натяжения через трубку. Затем предварительное
натяжение отпускается и отмечается первое показание малого ма-
нометра при подаче давления. После этого на миллиметровой шка-
ле, соединенной с поршнем, на расчетный отрезок удлинения уста-
навливается указательный движок. При начинающемся процессе
натяжения поршень выдвигается настолько, чтобы нулевая черта
278
мерной линейки в точности совпала с нулевой чертой установлен-
ного указательного движка. Таким образом получается требуемое
удлинение. Малый манометр отключается, так как шкала его дос-
тигает лишь 100 ати, и давление отсчитывается на главном мано-
метре при достижении заданного удлинения. Это позволяет вычис-
лить и контролировать силу натяжения у конца пучка.
К головке домкрата прикреплены 6 молотков, которые точно
расположены против анкерных клиньев. Этими молотками забива-
ются клинья. Конструкция головки позволяет на натягиваемую про-
волоку наносить маркировочную черту под верхним концом заби-
ваемых клиньев, это дает возможность установить, что после спус-
ка давления в цилиндре между клином и проволокой не происходит
скольжения.
После спуска давления в натяжном цилиндре и заклинивания
проволоки поршень домкрата «с помощью особого возвратного ци-
линдра приводится в исходное положение, причем клинья в дом-
крате автоматически ослабляются и освобождают пучок. Как уже
упоминалось, скольжение после заклинивания при спуске давления,
т. е. втягивания проволок и -клиньев в конус, может быть измерено
при обратном ходе мерной линейки. Этот обратный ход, помимо
скольжения, учитывает еще и удлинение напрягаемого пучка. Так
как эта длина постоянна, то доля обратного хода может быть всег-
да точно рассчитана».
После натяжения и заклинивания пучков концы проволоки от-
резаются и трубки с помощью специального насосного колпака за-
полняются цементным раствором.
Указанный способ применялся на строительстве ряда одно- и
многопролетных мостов с пролетами до 27,60 м; в дальнейшем
предполагается его использовать при возведении мостов с пролета-
ми до 45 м.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ
немецких патентов в области
предварительно напряженного железобетона,
заявленных после 1930 г.
В перечне дается краткое содержание патентов, не упомянутых в тексте. О
патентах, указанных в тексте, сделаны ссылки на литературу, приведенную в
соответствующем месте текста. Патенты расположены по группам, согласно клас-
сификации Немецкого патентного ведомства.
КЛАСС 19 а
Группа 6. Железнодорожные шпалы
из предварительно напряженного железобетона
DP 805649. Составная бетонная железнодорожная шпала [251].
DP 806858. Железнодорожная шпала из предварительно напряженного железо-
бетона. 28. II. 49/18. VI. 51.
Изобретатель: д-р инж. Г. Мейер (Н. Meier).
Владелец: Немецкое Федеральное железнодорожное ведомство (Уп-
равление Минденского округа).
Предварительно напряженная сквозная стальная арматура и не-
обходимые для этого концевые анкеровки электрически изолированы
от бетона специальным покрытием и, кроме того, в тело бетона вклю-
чены один или несколько разделительных слоев электрической изо-
ляции.
DP 820602. Способ изготовления железнодорожных шпал из бетона со стержне-
вой стальной арматурой, располагаемой с возможностью ее продоль-
ной подвижности в бетоне и после его твердения подвергаемой на-
тяжению [247].
DP 822090. Железобетонные железнодорожные шпалы и переводные брусья, 1'.
VII. 49. 22. XI. 51.
Изобретатель: О. Клеменс (ОClemens), Берлин — Клейн-Махнов.
Владелец: фирма «Феко» промышленного и железнодорожного
оборудования, Берлин-Шарлоттенбург.
Шпалы выполнены в виде тонкостенных пустотелых элементов, у ко-
торых пустое пространство конически суживается к середине. Это
пространство для повышения момента сопротивления может быть
заполнено мелким щебнем.
DP 826305. Железнодорожная шпала из бетона с предварительно напряженной
арматурой. I. X. 48/27. XII. 51. Приоритет во Франции от 22. IX. 48.
Владелец: фирма Диккергофф и Видман н, Констанц.
В открытый канал, проходящий в теле бетона вдоль шпалы, укла-
дывается в горячем, даже раскаленном, состоянии элемент, подвер-
гающийся усадке; этот элемент устроен так, что после охлаждения
он анкеруется в канале по меньшей мере в двух местах, преимущест-
венно по концам.
280
DP 828990. Железобетонная железнодорожная шпала, состоящая из нескольких
частей, и способ ее изготовления [252].
DP 829743. Железнодорожная шпала из железобетона с элементом напряжен-
ной арматуры особой формы [250].
DP 846699. Предварительно напряженная железобетонная шпала [246].
DP 848962. Железнодорожная шпала из железобетона со стальной арматурой,
состоящей из бесконечных петель. 7. XII. 48/11. IX. 52.
Владелец: фирма Диккергофф и Видман н, Констанц.
Арматура подвергается натяжению после твердения бетона путем
разжатия частей шпалы, разделенных между собой швом расшире-
ния, и поддерживается в напряженном состоянии посредством забе-
тонирования этого шва. Шов расположен в одной из двух точек, в ко-
торой в условиях изгибающих напряжений результирующие моменты
равны или почти равны нулю. Арматура представляет собой замкну-
тую петлю из полосовой стали.
DP 861259. Дополнение к патенту ДР 848962. Стык или место сварки обоих кон-
цов плоской ленты расположены в одной из вершин петли и целесо-
образным образом усилены.
КЛАСС 19 d
Группа 4105. Мосты из предварительно напряженного железобетона
DRP 539580. Арочный мост с затяжками 9. II. 34/3. XII. 31.
Владелец: Акционерное общество металлургической промышленно-
сти и мостостроения б. И. К. X а р к о р т (J. G. Harkort) , Дуйсбург.
На мостовых опорах возводятся жесткие надстройки, к которым
крепится предварительно напряженная сквозная затяжка, заанкерен-
ная в неподвижных опорах.
Предварительное напряжение настолько велико, что затяжки не
теряют натяжения даже при максимальном нагреве.
DRP 727429. Железобетонная несущая конструкция для балочных мостов [62].
DP 836359. Способ и устройство для изготовления строительных конструкций
и деталей из предварительно напряженного железобетона [79].
DP 865605. Мост с защемленной плоской аркой из железобетона [651]. .
DP 903219. Предварительно напряженная железобетонная деталь из двух взаим-
но подвижных элементов, расположенных друг в друге или рядом
[831.
КЛАСС 37 а
Группа 2. Перекрытия с напряженной арматурой
DRP 570492. Перекрытие из пустотелых блоков, в котором ряды пустотелых бло-
ков с помощью арматуры и концевых блоков, расположенных на
опорах, стягиваются в балки. 29. XI. 30/16. II. 33.
Владелец: Паула Шперле ( Paula Sperle ) урожд. Май
е р ( Мауег ), Ульм/Дунай.
Концевые блоки боковыми частями охватывают два соседних ряда
пустотелых блоков, в то время как предварительно напряженная ар-
матура огибает среднюю часть концевых блоков.
DP 845560. Способ изготовления железобетонных деталей перекрытий, стен, по-
крытий, балок и т. п. 1. X. 48/4. VIII. 52. Изобретатель, он же и
владелец: Петер Иосиф Рейнартц (Peter loseph Reinartz),
Аахен.
Затвердевшие бетонные элементы, обладающие значительно боль-
шим поперечным сечением, чем стальные проволоки, укладываются
в ряд с просветами, в одном или нескольких направлениях. Затем
в сквозные каналы, образовавшиеся за счет просветов, проходящие
через весь ряд элементов, заводятся стальные проволоки. Проволоки
281
подвергаются натяжению, а каналы заливаются цементным раство-
ром. После твердения цементного раствора натяжные устройства осво-
бождаются
КЛАСС 37 в
Группа 2/01. Строительные плиты из предварительно, напряженного железобетона
DRP 764134. Предварительно напряженная плита. 26. II. 4i2. 22. IX. IS2. Изобре-
татели: д-р инж. Курт Ленк (Kurt Lenk) и дипл. инж.
Г. Элерс (G. Ehlers), Франкфурт на Майне.
Владелец: фирма Вайсс и Фрейтаг, Франкфурт на Майне.
У сборной, предварительно напряженной железобетонной плиты со
сквозными прямолинейными, предварительно напряженными арма-
турными стержнями поперечные сечения над опорами усилены по
сравнению с поперечными сечениями в середине плиты. При опира-
нии плиты по всему контуру она усиливается по ее краям. ’
КЛАСС 37 в
Группа 3103. Балки, столбы и т. п. из предварительно напряженного
железобетона
DRP 641847. Способ изготовления железобетонных несущих конструкций. 30. XI.
32/1. II. 37.
Владелец: д-р Франц Визинтини (Franz Visintini), Вена.
Изготовляется железобетонная несущая конструкция, у которых раз-
меры частей, подверженных растягивающим усилиям, определены
расчетом так, что в бетоне, окружающем арматуру, под действием
максимально допускаемого напряжения возникают широкие трещины.
Затем железобетонные части, работающие на растяжение, доводятся
до максимально допустимого расчетного напряжения путем приложе-
ния дополнительной нагрузки, соответствующей величине макси-
мальной полезной нагрузки, и в тако$< состоянии покрываются
бетонной оболочкой, которая закрывает трещины, вызванные натя-
жением в бетоне.
DP 744483. Способ изготовления сборных железобетонных конструкций [35].
DP 813891. Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных
конструкций больших пролетов. 13. X. 48/17. IX. 51.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. инж. Гергард Дё-
ринг (Gerhard Doehring), Вейнгейм.
Способ отличается следующей последовательностью операции:
а) перекрытие пролета свободно провисающей растяжной арматурой
и ее анкеровка на опорах; б) подвешивание рабочей площадки к ар-
матуре, например, там, где Предусмотрены поперечные балки или
стойки; в) загрузка балластом рабочей площадки для достижения
требуемого предварительного напряжения при одновременном натя-
жении арматуры для улучшения ее расположения; г) установка опа-
лубки у арматуры; д) укладка бетонной смеси и одновременная раз-
грузка балласта в соответствии с весом бетона; е) после твердения
бетона—освобождение арматуры для передачи ее предварительного
напряжения на бетон и одновременная разгрузка остального бал-
ласта.
DP 815083. Предварительно напряженная армированная балка из блоков I.
X. 48/27. IX. 51.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. инж. Вилли Рёлли н-
г е р (Willy Bollinger), Хаузен на Ааре (Нассау).
Стальная арматура подвижно расположена в,отверстиях каменных
блоков, так что расстояние между ней и нижней поверхностью балки
убывает от концов балки к ее середине.
282
DP 822156. Способ изготовления предварительно напряженных деталей [1'54].
DP 826969. Предварительно напряженная железобетонная конструкция с арма-
турой без сцепления с бетоном, подвергаемой натяжению после твер-
дения бетона [57].
DP 829659. Железобетонный элемент в виде балки для каркасных построек и
форма для его изготовления. 14. XI. 49/28. I. 52. Приоритет во
Франции от 23. XI. 48 и 10 VIII. 49.
Изобретатель: Андрэ Дюран (Andre Durant), Париж.
Владелец: Компания для технического использования предвари-
тельно напряженного железобетона по способу Фрейссине
(S. Т. U. Р.), Париж.
Полки элемента двутаврового сечения приближаются к очертанию
полуцилиндров с противоположно направленной кривизной. Эле-
мент предварительно напрягается арматурой, расположенной вне
поперечного сечения балки, которая после установки элемента зали-
вается слоем раствора, служащего для бетонирования или замоно-
личивания.
DP 840758. Способ изготовления балок из предварительно напряженного бетона,
1. X. 48/9. VI. 52.
Изобретатель: Артур Брандес (Arthur Brandes), Кёльн—
Лангерих.
Владелец: Петер Баувенс (Peter Bauwens), строительная
фирма, Кёльн.
Неармированные или слабоармированные отдельные элементы со-
бираются в балку, которая подвергается натяжению одной или не-
сколькими многопроволочными петлями из стальной проволоки, оги-
бающие нижние края боковых поверхностей; натяжное устройство
располагается у одного конца или размещается у каждого конца
балки, причем оно соединено с. U-образно проложенной петлей, не-
зависимой от другой петли. ,
DP 844347. Предварительно напряженная железобетонная несущая конструкция,
в частности, неразрезная балка [120].
DP 845390. Способ образования каналов в предварительно напряженных желе-
зобетонных строительных конструкциях [81'].
ДР 846912. Балки из предварительно напряженного бетона и перекрытие, изго-
товленное из таких балок. 24. VIII. 43/18. VIII. 52. Приоритет во
Франции от 5. VII. 43.
Изобретатель, он же владелец: Жан Целестин Ипполит
Лашез (Jean Cdlestine Hippolyte Lachaese), Витри на Сене,
Сена (Франция).
Балка состоит из двух сквозных железобетонных частей, имеющих
длину сборной балки; части расположены рядом и удерживаются во
взаимном положении плитами, предусмотренными по их концам.
Плиты, в свою очередь, связаны предварительно напряженной арма-
турой, лежащей вне балки.
DP 852140. Способ изготовления напряженных балок или напряженных пере-
крытий и изготовляемые по этому способу балки или перекрытия.
1. X. 48/13. X 52. Приоритет во Франции от 10. IX. 48.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. инж. Евгений Шпер-
л е (Eugen Sperle), Ульм/Дунай. Изменяя форму одной или не-
скольких частей балки или перекрытия, сообщается внутреннее ’ на-
пряжение сжатия, противоположное растягивающему напряжению,
возникающему при дальнейшей расчетной нагрузке; это изменение
формы фиксируется приспособлением, связанным с соответствующей
частью балки. Часть балки, у которой изменяется форма, сделана
из бетона или отдельных блоков. Она имеет меньшую рабочую вы-
соту, чем готовая балка или готовое перекрытие. Концы одной или
нескольких частей балки снабжены головками, предназначенными для
анкеровки натянутых проволок, между которыми может находиться
одна или несколько камер, позволяющих изменять направление на-
283
тянутых проволок после достижения достаточной прочности бетона.
DP 856351. Способ изготовления элементов определенной формы из предвари-
тельно напряженного бетона [32].
DP 857581. Сборные предварительно напряженные балки перекрытий или стро-
пила. 25. X. 48/1. XII. 52.
Изобретатель, он же и владелец: Иосиф Рейнарц (losef
Reinartz), Аахен.
Отдельные' пустотелые элементы с U-образным поперечным сече-
нием образуют сквозной канал, который по обоим концам замкнут
концевыми блоками, имеющими прорези для протягивания напряжен-
ной арматуры.
DP 864322. Предварительно напряженная сборная балка в качестве растяну-
той части монолитной железобетонной балки. 17. IV. 51/22. I. 53.
Изобретатель, он же и владелец: Ж- Рончетти (J. Ronchetti),
Карлсруэ.
Для лучшего сцепления верхняя часть балки имеет зубчатую фор-
му со скошенными боковыми поверхностями. Нижняя часть балки
может быть покрыта облицовочным слоем из пемзобетона и т. п.
DP 866089. Предварительно напряженная железобетонная балка с концевой ан-
керовкой элементов напряженной арматуры 31. X. 49/5. II. 53.
Изобретатель, он же и владелец: д-р инж. В. Мессершмитт
(W. Messerschmitt), Мюнхен — Золин.
Концевые анкеры являются одновременно средством для передачи
опорных реакций на стены зданий и т. п.
DP 872843. Способ изготовления предварительно напряженной железобетонной
балки, состоящей из нескольких элементов с непрерывным прово-
лочным армированием. Г. X. 43/9. IV. 53.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. инж. Фридрих К н о п
(Friedrich Knop), Бофцен на Хёкстер.
Проволочная арматура наматывается вокруг балки, напрягается
и лишь при ее монтаже приспосабливается к эпюре моментов путем
фиксации в точках перегибов.
DP 880645. Способ образования каналов в бетоне, в частности, каналов для эле-
ментов напряженной арматуры. 11. VII. 51/22. VI. 53.
Изобретатель: д-р‘ инж. Г. Франц (G. Franz), Бад Вибель.
Владелец: фирма Вайсс и Фрейтаг, Франкфурт на Майне.
Шланги, служащие опалубкой для каналов, спирально обматыва-
ются проволокой и накачиваются сжатым воздухом с такой силой»
чтобы они могли образовать валикообразные расширения между про-
волочными витками, а стенки готовых каналов имели углубления в
виде направляющих желобков.
DP 880932. Решетчатая ферма. 10. VIII. 51/25. VI. 53.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. инж. Макс Гесснер
(Max Gessner), Лохгам, близ Мюнхена.
Растянутый пояс представляет собой предварительно напряженный
железобетонный стержень, а сжатый пояс — не напряжен. Пояса
связаны между собой двусторонними стержнями или полосами ре-
шетки. Из поясных стержней выступают соединительные звенья для
стержней или полос решетки.
DP 884409. Железобетонные строительные детали с предварительно напряжен-
ной стальной арматурой. 10. V. 49/27. VII. 53.
Изобретатель, он же и владелец: Карл Бауер (Karl Bauer),
Штутгарт—Дегерлох.
Арматура состоит из стальной оболочки, форма которой соответст-
вует наружному очертанию (строительной детали, служит одновре-
менно опалубкой для не затвердевшей еще бетонной массы и нахо-
дится под действием растягивающего предварительного напряжения
с усилиями, направленными как вдоль продольной оси строитель-
ной детали, так и перпендикулярно к ней.
284
DP 886817. Способ изготовления составной предварительно напряженной балки
и т. п., состоящей из отдельных пустотелых элементов.
Изобретатель, он же и владелец: Иосиф Рейнартц, Аахен.
Стальные проволоки, служащие в качестве арматуры, подготовля-
ются в виде «бесконечной многократной петли, вне пустотелых эле-
ментов, с помощью соответствующего устройства. Петля заводится в
собранные в виде балки пустотелые элементы и подвергается натя-
жению на месте производства работ.
КЛАСС 37 в
Группа 4101. Арматура
DRP 751285. Способ временной анкеровки напряженных арматурных проволок при
изготовлении предварительно напряженного железобетона [39].
DP 801175. Скрученная или свитая стальная арматура с переменным шагом [14)1].
DP 801407. Конструкция анкеровки напряженной арматуры у предварительно на-
пряженных элементов. 1. X. 48/4. I. 51.
Изобретатель: д-р инж. Герман Мейер (Hermann Meier),
Минден/Вестфалия^
Владелец: Немецкое Федеральное железнодорожное ведомство
(Управление Минденского округа).
Орган, действующий в качестве анкера, опирается на деформиро-
. ванную в поперечном сечении стальную арматуру.
DP 803675. Арматура для предварительно напряженного железобетона, состоя-
щая из стальной ленты прямоугольного поперечного сечения [143].
DP 803728. Способ предварительного натяжения плоских арматурных обойм,
17. I. 50/9«. IV. 51.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. инж. Людвиг Юбиц
(Ludwig Jubitz), Штутгарт—Дегерлох.
Обоймы разводятся или сближаются' в плоскости, расположенной
перпендикулярно к их оси.
DP 805711. Арматура для железобетонных конструкций, в частности, для пред-
варительно напряженного железобетона, имеющая сечение треуголь-
ника, квадрата или иного многоугольника. 3. XI. 48/28. V. 51.
Изобретатель, он же и владелец: Эрих Пакхёйзер ( Erich
Packh a user). Г анновер—Рикклинген.
Стороны сечения стержня могут иметь вогнутую дугообразную,
трапецеидальную или иную подобную форму, а вершины поперечного
сечения выступают звездообразно за ядро сечения.
Л?Р 814935. Арматурная решетка для строительных деталей. 28. XII. 48/27. IX. 51.
Изобретатель, он же и владелец: дипл..инж. д-р инж. Франц
•Зим о нс. ( Franz Simons ), Хоррем, близ Кёльна.
Стержни и накладки из стали собираются в арматурную решетку
таким образом, что главные круглые стержни продеваются через
накладки; стержень соединяется с накладками, преимущественно по-
средством сварки.
DP 825162. Анкерующее устройство для армирования предварительно напряжен-
ного железобетона с помощью клиньев. 23. XII. 48/17. XII. 51. Прио-
ритет во Франции 27; IV. 48.
Изобретатель, он же и владелец: Э. Фрейссине, Нейи на Сене.
Поверхность бетонного клина непосредственно соприкасается с про-
волоками анкеруемой арматуры и содержит, для размещения прово-
лок канавки, примерно соответствующие поперечному сечению
проволок.
1DP 832670. Гибкая предварительно напряженная арматура для предварительно
напряженных железобетонных деталей [156].
285
DP 835342. Крученый арматурный стержень с квадратным поперечным сече-
нием [142]
DP 841790. Предварительно напряженный арматурный стержень для предвари-
тельно напряженного железобетона [155].
DP 849606. Способ натяжения плоских стальных струн (овальных проволок,
стальных лент или т. п.) Для предварительно напряженных железо-
бетонных деталей. 1. X. 48/15. IX. 52.
Изобретатель, он же и * владелец: Эрнст Аугстен (Ernst
Augsten), Любек.
Стальные струны скручиваются в отдельности вокруг их продоль-
ной оси.
DP 855901. Зажимная головка для анкеровки стальных проволок в конических
отверстиях натяжных пластин. 22. III. 51717. XI. 52.
Изобретатель: д-р инж. Фриц Швир ( Fritz Schwier ), Левер-
кузен—Шлебуш.
Владелец: металлургический завод «Карлсверк» акционерного об-
щества «Фельтен и Гильом», Кёльн-Мюльгейм.
Зажимная головка состоит из трубчатого стального элемента, ко-
торый на одном конце своем выполнен в виде зажимной гильзы с
продольными прорезями для стальных проволок; внутренняя поверх-
ность ее стенок для лучшего сцепления стальной проволоки может
быть снабжена возвышениями и углублениями, например, в виде
резьбы. Отверстие зажимной гильзы при радиально загнутом конце
гильзы высверлено.
DP 857269. Профиль крученой арматурной стали с волнообразными вогнутостя-
ми его наружного края. 25. II. 41/27. XI. 52.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. инж. ЭмильРоссмани
(Emil Rossmann), Фрейбург.
Разность радиусов впадины и гребня волны не больше чем 2 мм.
Волны сопрягаются непосредственно, без промежуточного прямого}
участка. Поперечное сечение, профиля соответствует нормированному
поперечному сечению для круглых сталей, а диаметр окружности,
описанной вокруг профиля, не имеет дробного числового значения.
DP 865048. Способ анкеровки проволок или проволочных пучков в качестве эле-
ментов напряженной арматуры строительных конструкций из бетона
или иных масс [91].
DP 872844. Натяжная головка для стержневой напряженной арматуры предва-
рительно напряженных железобетонных деталей. 23. IX. 49/9. IV. 53.
Изобретатель: Вилли Ригер (Willy Rieger), Мюнхен.
Владелец: фирма Диккергофф и Видманн, Мюнхе».
Чашевидная нажимная деталь своей полой стороной с помощью
гайки прижимается к распределительной плите с отверстием для ка-
нала и имеет отверстие для впуска и выпуска массы, нагнетаемой в
канал.
DP 872845. Крепление проволочного пучка, в частности, для предварительно на-
пряженного железобетона [75].
DP 878092. Дополнение к 814935. Арматурный каркас для железобетонных не-
сущих конструкций. 7. III. 49/1. VI. 53.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. д-р инж. Франц 3 и-
м о н с, Хоррем близ Кёльна.
Натянутые дополнительные элементы из более высокопрочной ста-
ли, заведенные в арматурный каркас с отгибами или без таковых,
предварительно напрягаются за счет собственного веса арматурного
каркаса, веса пластичного бетона или балласта.
DP 879293. Клиновая анкеровка проволочного пучка, служащего элементом на-
пряженной арматуры для бетонной детали [93].
DP 880204. Дополнение к 872845. Крепление проволочного пучка для предвари-
тельно напряженного железобетона [76].
DP 883956. Гидравлический домкрат в виде мешка, расширяемого посредством
твердеющей рабочей жидкости, состоящего из деформируемого и
обладающего сопротивлением металла, в частности, для предвари-
286
тельного напряжения строительных деталей или строительных кон-
струкций. 31. VII. 39/23. VII 53. Приоритет во Франции от 3. VI. 39.
Изобретатель, он же и владелец: Э. Фрейссине, Нейи на Сене.
Расширяемый мешок имеет волнообразные . соприкасающиеся
складки, образующие пустоты. Складки в поперечном сечении впи-
сываются в круг, а пустоты, открывающиеся наружу при расшире-
нии, заполняются для создания жесткости.
DP 885606. Способ натяжения арматуры. 3. VII. 44/6. VIII. 53. Приоритет во
Франции 29. VI. 43 и 8. VI. 44.
Изобретатель, он же и владелец: Э. Фрейссине, Нейи на
Сене.
Натяжение, сообщаемое арматуре, достигается одновременным
действием нескольких частичных усилий в стольких же последова-
тельных точках арматуры, которые разделены достаточно малыми
промежутками, так что потеря напряжения, обуславливаемая тре-
нием, представляет собой лишь небольшую дробную долю усилий.
Затем точки приложения усилий постепенно сдвигаются вдоль ар-
матуры. Способ применяется для сооружения резервуаров.
DP 886378. Способ и устройство для создания предварительного напряжения в
арматуре [44].
DP 897321. Концевая анкеровка предварительно напряженных арматурных стер-
жней для железобетонных стержней. 29. XI. 51/19. XI. 53.
Владелец: фирма Диккергофф и Видман н, Мюнхен.
Концевая анкеровка состоит из анкерной пластины и гайки, навер-
нутой, например, на накатную резьбу арматурного стержня. Гайка
выполнена в виде соединительной гайки с буртом, которая выступает
за пределы лобовой поверхности анкерной пластины только своей ше-
стигранной головкой, служащей для вращения гайки, а ее бурт при-
легает к выступу отверстия в анкерной плите, предназначенного для
пропуска через него арматурного стержня. Анкерная плита обжи-
мается сверху плоским колоколом, имеющим отверстие для пропуска
арматурного стержня и отверстие для инъекции в трубчатую обо-
лочку раствора. Оба эти отверстия уплотнены.
DP 900922. Предварительно напряженный арматурный элемент для предвари-
тельно напряженных строительных деталей. 17. I. 52/7. I. 54. Прио-
ритет в Нидерландах от 13. XII. 5 Г.
Изобретатель, он-же и владелец: Иоганес Беккер (Johannes
Baker), Ланге Pyure Вейде (Ни§ерланды).
Предварительно напряженный арматурный элемент для предвари-
тельно напряженных строительных деталей состоит из одной ча-
сти, имеющей сцепление с бетоном и находяйщейся под действием
растягивающих усилий, и другой части, изолированной от сцепле-
ния с бетоном, но находящейся под действием усилий сжатия.
Эти обе части подвижно* соединены по концам для передачи на-
пряжения, так что после аабетонирования арматуры и твердения бе-
тона последний подвергается предварительному напряжению за счет
части, находящейся под действием растягивающих усилий, путем
прекращения связи между обеими частями арматуры. Изобрете-
ние состоит в том, что оси обеих частей, из которых по меньшей
мере одна расчленена на два или несколько элементов, рас-
положены симметрично в одной плоскости и части эти, лежащие
рядом, будучи связаны, обладают взаимной продольной подвижно-
стью. Далее, растянутые и сжатые напряженные элементы могут
быть связаны между собой посредством пары волнистых плоских
полос, проходящих в поперечном направлении к элементам и
примерно наполовину охватывающих их с надлежащим зазором. Эти
полосы снабжены в частях, охватывающих растянутые напряженные
элементы-вырезки, с помощью которых они сопрягаются. Растяну-
тые и сжатые напряженные элементы могут быть также связаны
и единственной плоской полосой, которая врезана в поперечном
направлении почти до краев. Получившиеся таким образом попереч-
287
ные полосы имеют противоположную волнистость,, а сжатые напря-
женные элементы в местах возможного сцепления с бетоном снаб-
жены изоляционным слоем.
КЛАСС 80 а
Группа 51. Способы и устройства
заводского изготовления строительных конструкций
из предварительно напряженного железобетона
DRP 581572. Устройство для изготовления разного рода бетонных плит [26].
DRP 622746. Способ изготовления железобетонных конструкций с прямолинейны-
ми предварительно напряженными арматурными стержнями [26].
DRP 623527. Устройство для равномерного и постоянного натяжения арматуры
напорной трубы из бетона [228].
DRP 625915. Способ и устройство для армирования строительных конструкций,
как-то: высоконапорных труб, колонн и т. п. [238].
DRP 639025. Способ улучшения свойств элементов из армированного бетона [27].
DRP 641590. Устройство для предварительного натяжения арматуры в железо-
бетонных стержнях. 8. XI. 34/6. II. 37.
Владелец: Конрад Киссе (Konrad Kisse), Мюнхен.
С помощью рукоятки может вращаться эксцентрик, упирающий-
ся в бортовую оснастку опалубки и охватывающий крюком натяж-
ные болты с надвинутыми на них короткими патрубками в качестве
держателей для арматуры.
DRP 657155. Способ изготовления пустотелых элементов из бетона с предвари-
тельным напряжением арматуры [239].
DRP 666180. Способ и устройство для усиления предметов из бетона и подобных
материалов [23'7].
DRP 690179. Способ изготовления арматуры для бетонных сборных деталей. 14.
IX. 36/18. IV. 40.
Владелец: Вильгельм Шефер (Wilhelm Schafer), Мангейм.
Проволоки из высокопрочной стали предварительно напрягаются
и скручиваются.
DRP 695137. Способ натяжения арматуры строительных конструкций из бетона
и арматура для проведения этого способа [130].
DRP 711506. Устройство для одновременного изготовления значительного числа
длинных строительных конструкций с напряженной арматурой [40].
DP 809168. Способ изготовления труб из предварительно напряженного желе-
зобетона [242].
DP 809533. Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных
конструкций с прямолинейной или криволинейной арматурой, нахо-
дящейся под предварительным напряжением [58].
DP 814576. Способ изготовления железобетонных балок с предварительным на-
пряжением посредством натяжения стальных проволок через опре-
деленные промежутки поверх горизонтальной плоскости. 3. III. 50/24.
IX. 51. Приоритет, в Бельгии от 8. III. 49.
Изобретатели, они же и владельцы: Марсель Франсуа
Делькур (Marcel Francois Delcourt), Гиацинт Гюстав
Делькур (Hyacinthe Gustave Delcourt), Форест, Брюссель,
и МодестЭммануил Луи Тиммерманн (Modeste Emmanuel
Louis Timmermann), Брюссель.
Каждая стальная проволока подвергается натяжению на опреде-
ленной высоте над днищем форм, после распределения, их между
концевыми опорами, которые удерживаются в днище на определен-
ном расстоянии друг от друга.
Затем проволоки по одиночке крепятся в торцовых стенках
каждой формы таким образом, что формы становятся независимы-
ми друг от друга и могут транспортироваться к месту бетонирова-
ния, выдержки и тепловой обработки. Могут предусматриваться сред-
ства против выскальзывания проволок при разделении форм.
288
DP 817114. Способ изготовления предварительно напряженных железнодорож-
ных шпал. 23. VIII. 49/15. X. 51.
Изобретатель, он же и владелец: дипл. инж. Г.анс Гросс
(Hans Gross), Эслинген Неккар.
Форма для шпалы, служащая для заполнения бетоном и располо-
женная на вагонетке, движется над натянутой арматурой, затем
опускается так, .чтобы натянутая арматура проходила внутри пустой
формы для шпалы, после чего последняя заполняется бетонной
смесью и после окончания формовки шпалы поднимается, а ваго-
нетка передвигается на длину одной шпалы над натянутой арматурой.
DP 819670. Способ серийного изготовления предварительно напряженных желе-
зобетонных деталей. 29. XII. 49/5. XI. 51.
Изобретатель, он же и владелец; дипл. инж. Эрвин Бросс
(Erwin Bross), Людвигсбург.
Железобетонные строительные детали формуются в формах с
предварительно напряженной арматурой, закрепленной в форме та-
ким образом, чтобы выпуски арматуры для ее натяжения выступали
за пределы формы. Затем после вибрирования форма включается в
натяжную стендовую линию и выступающие из нее стыки связывают-
ся натяжными приспособлениями, с црмощью которых осуществляет-
ся натяжение, необходимое для создания предварительного напря-
жения. После этого формы и вкладыши, к которым первоначально
крепилась напряженная арматура, удаляются.
DP 820119. Способ и устройство для изготовления элементов из армированного,
предварительно уплотненного бетона 7. VII. 50/8. XI. 51. Приоритет
в Италии от 7. VII. 49 и 15. VI. 50.
• Изобретатель, он же и владелец: А. Де Фант (A. De Fant),
Варесе (Италия).
Форма, образующая оболочку бетона, заполняется бетонной сме-
сью. К форме крепится по крайней мере одна часть арматуры. Затем
оболочка плотно закрывается, и под давлением вводится жидкость в
камеру, ограниченную одной стороной оболочки и поверхностью бе-
тона. Находящаяся под давлением жидкость уплотняет бетон и соз-
дает напряжение в оболочке. За счет этого происходит и натяжение
арматуры.
DP 820576. Способ изготовления строительных деталей из предварительно напря-
женного железобетона. 1. X. 48/1<2. XI. 51.
Изобретатель: д-р инж. Вернер К а р и г (Werner Karig), Бёрн-
зен (округ Лауенбург).
Владельцы: д-р инж. Вернер Кари г, Бёрнэен и Ганс
Шталь (Hans Stahl), Зольтау (Ганновер).
Для армирования строительных конструкций в виде рам, решеток
или шпренгельных систем натягиваемые проволоки выполняются в ви-
де замкнутых колец и напрягаются путем раздвижки этих колец с
помощью устроенных по концам поворотных анкеров, которые после
снятия натяжных устройств передают на бетон напрягающие усилия,
действующие в замкнутых кольцах.
DP 824024. 'Способ .и форма для изготовления предметов из предварительно на-
пряженного железобетона, в частности железнодорожных шпал [254].
DP 827916. Устройство для крепления натянутых проволок или стержней в па-
зах анкерных пластин с помощью клиньев.* 23. VIII. 50/14. I. 52.
Изобретатель- д-р инж.'Т ерман Вебер .( Hermann Weber ),
Мюнхен.
Владелец: фирма 3 и м е н с-Б ауунион (Siemens Bauunion )
Мюнхен.
Пазы, в которых проходят клинья и проволоки или стержни, об-
разованы в каждом случае двумя взаимно противоположными паза-
ми двух, анкерных пластин, расположенных друг над другом.
DP 830318. Способ изготовления армированных труб и других изделий из бето-
на и т. п. 26. VI. 50/4. II. 52. Приоритет во Франции от H/VIII. 41.
289
Владелец: Компания Пон т-а-М у с с о н (Compagnie de Pont-a
Mausson), Нанси (Франция).
Труба перед армированием подвергается предварительному прес-
сованию, которого достаточно для того, чтобы вызвать длительное
пластическое сжатие стенок трубы. Прессование приостанавливает-
ся после наступления пластического сжатия.
DP 832870. Способ изготовления фасонных строительных деталей. 1. X. 48/28.
II. 52.
Вильгельм Людовичи (Wilhelm Ludovici), Иок-
грим/Пфальц.
Применяются формы, открытые сверху, состоящие только из верти-
кальных ограничиваюпшх стенок. Масса, требующаяся для различ-
ных отрезков сечения профиля, заполняется сверху и уплотняется
вибрированием, трамбованием и т. п.
РР 833778. Способ изготовления изделий из армированного бетона, при кото-
ром изделие подвергается предварительному сжатию посредством на-
матывания арматурного материала, находящегося под натяжением.
26. VI. 50/113. III. S2. Приоритет во Франции от 28/Х. 44.
Владелец: Компания Понта-Муссон, Нанси (Франция).
Применяемый для предварительного сжатия обмоточный материал
используется и в качестве окончательной арматуры, т. е. сперва он
наматывается для предварительного сжатия, затем опять разматы-
вается и, по мере разматывания, снова наматывается под натяже-
нием, не превышающим натяжение первоначальной намотки.
DP 834359. Опалубочная форма для изготовления сборных предварительно на-
пряженных деталей, у которых арматура анкеруется в торцовых стен-
ках. в свою очередь упирающихся в продольные стенки. 13. IX.
49/20. III. 52.
Изобретатель, он же и владелец: Карл Юнг (Carl Jung), Карле
оуэ—Рюппурр.
Стенки формы воспринимают давление от натяжения без вспомо-
гательной конструкции и прочно связаны между собой без особых
замыкающих устройств, за счет давления от натяжения.
DP 838421. Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных
балок или шпал с косой проволочной арматурой для восприятия
скалывающих напряжений. 30. IV. 42/8 V. 52.
Изобретатель: Вильгельм Хауг (Wilhelm Haug), Леймен.
Владелец: Портландцементный завод Гейдельберского акционер-
ного общества.
Проволоки подвергаются косому натяжению на болтах, предусмот-
ренных в формах, которые после твердения бетона удаляются.
DP 839488. Способ и устройство для отливки бетонных деталей в формах с бор-
товой оснасткой или ограждающими стенками, принимающие раз-
личные положения. 7. IX. 50/19 V. 52. Приоритет в Великобрита-
нии от 25/V. 49.
Изобретатели, они же и владельцы: Г. Б. Мэтьюс (Ch. В. Mat-
hews), Бридж оф Аллан. Стерлингшайо (Шотландия), и Д. Гол-
дуэлл Эмброз (J. Goldwell Ambrose), Шэмлей Грин, Гилдфорд,
Сэррей (Англия).
Любые части свободной площади ограничиваются подвижными и
переставными стенками и ограждающими деталями и образуют та-
ким образом дно форм, в которых отливаются конструкции любых
размеров по длине и ширине.
DP 839787. Устройство для изготовления пустотелых армированных элементов,
в частности труб из бетона, при котором арматура в натянутом со-
стоянии наматывается на сердечник с ядром в виде шпинделя и т. п.
28. VIII. 39/23. V. 52.
Изобретатели: д-р инж. Йог Э й к е (Joh. Eicke), Гельзенкирхен,
И П. Бифан г (Р. Biefang), Гельзенкирхен.
290
Владелец: Акционерное общество немецких металлургических за*
водов, Мюльгейм/Рур.
Наружная поверхность вкладного шпинделя, прилегающая к внут-
ренней стенке сердечника, состоит из слабых, несвязных, легко уда-
ляемых материалов.
DP 846793. Натяжное устройство для напряженной арматуры [248].
DP 855671. Способ изготовления пустотелых элементов из бетона с напряжен-
ной арматурой, у которых арматура наматывается на сердечник по-
средством предварителыМСР напряжения, созданного механическим
путем. 6. XI. 39/13. XI.
Изобретатели: д-р д е н х а й н (W. Heidenhain), Лип-
штадт (Вестфалия) и д-р. инж. Йог. Эйке, Гельзенкирхен.
Владелец: Акционерное общество Гельзенкирхенских металлурги-
ческих заводов, Гельзенкирхене
Предварительное напряженке без трения создается, в основном, толь-
ко за счет изменений формы, путем применения валикового направ-
ляющего аппарата для напряжения арматуры.
DP 860326. Способ создания напряжения в анкерованных металлических прово-
локах проволочного пучка [97].
DP 862721. Устройство для обматывания вращающихся строительных конструк-
ций из бетона с напряженными проволоками, сходящими с бухты, и
автоматическим регулированием натяжения. 215. IV. 4Г/12*. I. 53.
Изобретатель, он же и владелец: д-р инж. Карл Хейлиг
(Karl Heillg), Хохдорф (округ Вайхиигеи).
Обматываемая конструкция принудительно связана с разматывае-
мой проволочной бухтой промежуточным приводом с передаточным
числом, соответствующим удлинению проволоки, получаемому исхо-
дя из желаемого ее натяжения; при этом соединительный привод
уравновешивает натяжение в проволоке и является самоостанавли-
ваюшимся
DP 873065. Способ и устройство для изготовления свай, балок или иных про-
фильных деталей из бетона или подобных материалов. 8. IV. 50/9.
IV. 53. Приоритет в Швеции от 1. III. 49.
Изобретатель, он же и владелец: Андерс Бернгард Нильс-
сон (Anders Bernhard Hilsson), Гётеберг (Швеция).
Изобретение содержит способ изготовления свай, балок или иных
профильных деталей, которые отливаются главным образом в вер-
тикально расположенной и открытой с обоих концов трубчатой фор-
ме, причем заливаемая масса подводится с верхнего конца, а отли-
тая деталь удаляется через нижний конец в продольном направле-
нии. Отлитая деталь держится на проволочной арматуре. При начале
отливки арматурным проволокам сообщается начальное напряжение
за счет нагрузки их нижних концов.
СР 880874. Поддерживающая шина для предварительно напряженных бетонных
вкладышей. 3. IX. 49*/1.1>. I. 54.
Изобретатель: Карл Веттштейн (Karl Wettstein), Висбаден
Владелец: Компания Веттцттейн, Висбаден.
Поддерживающая шина для предварительно напряженных бетон-
ных вкладышей состоит из верхней и нижней шин, которые с внут-
ренней стороны в поперечном сечении, вдоль направления вклады-
шей, имеют волнообразный профиль, причем каждой впадине волны
соответствует гребень. Эти шины по продольным сторонам снабжены
поддерживающими шипами, которые с помощью специальных скоб,
пропущенных через бетонные вкладыши, подхватывают нижнюю
шину, в которой они и закрепляются за счет пружинящего действия
проволок под действием давления сжатия.
DP 881321. Способ изготовления предварительно напряженного железобетона.
30. IV. 42/29. VI. 5Э.
Изобретатель: Вильгельм Хауг Т, Лейман, близ Гейдель-
берга.
291
Владелец: Портланд-цементный завод Гейдельбергского акционер-
ного общества, Гейдельберг.
При способе изготовления предварительно напряженного железо-
бетона, у которого арматурные проволоки натягиваются в форме и
напряжение проволок передается на ретон после его твердения, на-
тяжение сохраняется благодаря тому, что оно производится при тем-
пературе, соответствующей теплоте схватывания бетона; передавае-
мая им температура регулируется в процессе схватывания и тверде-
ния бетона, применительно к температуре последнего. Проволоки
могут быть нагреты за счет электрического сопротивления.
DR 886425. Способ и устройство для натяжения арматурных проволок. 4. II.
50/13. VIII. 53. Приоритет в Австрии от 1. II. 47.
Изобретатель, он же и владелец: Адольф Кирхнер (Adolf
Kirchner), Вена.
Концы проволок для одного ряда деталей, сбегающие с бухт, под-
тягиваются к концу стендовой полосы, согласно назначенному их
расположению. В начале полосы концы арматурных проволок протя-
гиваются через неподвижную, а затем соседнюю подвижную опору
и крепятся к последней. После этого подвижная опора для натяже-
ния проволок переводится к концу полосы; при этом движении под-
лежащие натяжению группы проволок зажаты в неподвижной опоре.
Устройство для проведения этого способа отличается наличием не-
подвижной стенки, расположенной в начале полосы, и продольной
подвижной стенки; обе они предназначены для одного или несколь-
ких рядов форм, имеют отверстия для пропуска арматурных прово-
лок и общее зажимное устройство для всех проволок, подвергаемых
совместному равномерному натяжению. В конце полосы устраивает-
ся тяговое приспособление, а также приспособление для фиксиро-
ванной установки подвижной стенки.
DP 891519. Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных
балок. 111. .IV. 51/28. IX. 53. Приоритет в Бельгии от 24: IV. 50
и 1. Ш. 51.
Владелец: Авраам Л и пеки (Abraham Lipski), Брюссель.
Для изготовления предварительно напряженной железобетонной
балки применяется жесткая стальная арматура. Арматура прогибает-
ся по направлению нагрузки и восстановление упругого прогиба из-
бегается за счет того, что у одной части волокон этой арматуры с
растягивающими напряжениями при нагружении укладывается бетон.
DP 900193'. Способ и устройство для изготовления крупных пустотелых элемен-
тов из Железобетона или предварительно напряженного железобетона,
гт^именяемых в качестве строительных конструкций. 7. VII. 44/21.
Изобретатель, он же и владелец: Эвальд Хойер ( Ewald
Hoyer), Гамбург — Гцльброок.
Крупные пустотелые элементы йз железобетона или предваритель-
но напряженного железобетона, имеющие плоские внутренние поверх-
ности, в частности, применяемые в качестве строительных конструк-
ций, изготовляются таким образом, что арматурный элемент, заготов-
ленный для всего пустотелого элемента, укладывается одной своей
стороной в открытую сверху опалубку, заполняемую.бетонной смесью,
с одновременным ее вибрированием, и оставляется в ней до соот-
ветствующего твердения; после этого аналогичным образом изготов-
ляются боковые стороны пустотелого элемента.
DP 900194. Способ изготовления удлиненных предварительно напряженных же-
лезобетонных элементов в нагреваемой опалубке. 29. VI. 42/21.
XII. 53.
..Изобретатель, он же и владелец: Эвальд Хойер, Гамбург—
Бильброок.
Удлиненные предварительно . напряженные железобетонные эле-
менты изготовляются в нагреваемых формах таким образом, что
сила натяжения арматуры, немедленно после твердения бетонных
292
элементов и после их охлаждения, передается на бетон путем сня-
тия напряжения с арматуры.
DP 800195. Устройство для изготовления цилиндрических пустотелых -ллементоз
из бетона с перекрестно напряженной арматурой. 11. VL 4Э/2к
XII. 53.
Изобретатель, оя же и владелец: Эвальд Хойер, Гамбург—
Бильброок.
Устройство для изготовления путем центрифугирования цилиндри-
ческих пустотелых элементов из бетона с напряженной продольной
и поперечной арматурой из высокопрочной проволоки имеет внутрен-
ний натяжной цилиндр с отверстиями, расположенными на его
наружной поверхности! С'промежутками от 30 до -50 см по фикса-
торам в виде круговых сегментов, по которым натягивается продоль-
ная арматура, а вокруг последней при полном натяжении наматы-
ваются проволоки поперечной арматуры.
КЛАСС 80 а
Группа .56. Способы и устройства
для заводского изготовления строительных деталей
из центрифугированного предварительно напряженного железобетона
DP 888667. Центробежный станок. 24. I. 40/3. IX. 53.
Изобретатель: Альберт Но 6X5 е (Albert Nobbe), Кёльн.
Владелец: Фр. Вилы. Ho66e(Fr. Wilh. Nobbe ), Кёльн —
Мариенбург.
У центробежного станка для изготовления из пластичных мате-
риалов, в частности бетона, высокопрочных армированных деталей,
как-то: мачт, труб, балок и шпал, формы замкнуты по торцам план-
шайбами на роликах, которые служат как для транспортирования,
так и для центрифугирования формы. Вал или труба связывают не-
подвижно планшайбы и воспринимают давление напряженной арма-
туры. Планшайбы служат для монтажа натяжных щек и натяжных
болтов для натяжения арматуры.
DP 897669. Способ и станок для изготовления высокопрочных центрифугирован-
ных деталей, в частности из бетона. 29. VII. 41/23. XI. 58.
Изобретатель:-Альберт Ноббе, Кёльн.
Владелец: д-р. Виль г. Ноббе, Кёльн-Мариенбург.
Для изготовления центрифугированных железобетонных деталей
любого поперечного сечения каждая группа арматурных проволок
подвергается натяжению с помощью натяжного устройства, находя-
щегося вне формы. Для достижения абсолютно равной длины при
равных растягивающих усилиях каждая группа проволок образуется
из параллельных рядов отдельных проволок на специальном обмо-
точном устройстве у натяжных головок с цилиндрическими штырями.
Центробежный станок для проведения этого способа состоит из ро-
ликового корпуса с двумя роликовыми шайбами, которые соединены
на разъемных упорах. Концы центробежной формы, состоящей из
отдельных фасонных листов, прикреплены к съемным приставкам на
внутренних сторонах роликовых шайб. Поперечные сечения этих
приставок соответствуют сечению у замкнутой формы.
DP 898266. Центробежный станок для изготовления пустотелых бетонн.лх дета-
лей, в частности труб. 31. XII. 51/30. XI. 58.
Изобретатель, он же и владелец: Генр. Ф. И. Нольде (Heinr.
F. J. Nolze), Кайзерслаутерн.
Патент касается центробежного станка с электрическим приводом
формы и питателя. Изготовляемые трубы снабжены арматурой из
стальных колец и сильно натянутых проволок, равномерно распреде-
ленных по периметру бетонного поперечного сечения. Для привода и
регулировки числа оборотов центробежной формы используется аг-
регат Леонард с кнопочным управлением, для тягового мотора пово-
293
рота питателя также предусмотрено кнопочное управление. Кроме
того, у питателя устроены электромоторы с дебаЛансами в качестве
вибраторов.
DP 901152. Роликовый корпус к центробежному станку для изготовления высо-
копрочных центрифугированных деталей, в частности из бетона.
Дополнение к патенту 897669 20. II. 42/7. I. 54.
Изобретатель: Альберт Ноббе, Кёльн.
Владелец: Фр. Виль г. Ноббе, Кёльн—Мариенбург.
Опоры шайб роликового корпуса снабжены сменными щеками в
виде полукругов для установки центробежных форм различных попе-
речных сечений; эти щеки имеют одинаковый для всех наружный
диаметр и вырезы, соответствующие форме опор шайб и в каждом
отдельном случае—данному поперечному сечению центробежной
формы.
КЛАСС 84 с
Осйовання и сваи
из предварительно напряженного железобетона
DP 618328. Подпорные стенки, плотины, водосливы или тому подобные строи-
тельные конструкции с арматурой, заанкеренной в грунте осно-
вания [22].
DP 842180. Свая из армированного бетона [261].
ЛИТЕРАТУРА
1. Е. Bornemann, Neuere Verfahren im Stahlbetonbau, Zement 27 (1938)»
48, S. 760—764.
2. Handbuch fur Eisenbetonbau, 3 Au fl., 1 Bd., 1921, 3. 14. Wilh. Ernst u.
Sohn, Berlin.
3. C. F. W. Doehring, D. R. P. 53548, 22, 10. 88/2. 10. 90.
4. Peter H. Jackson, U. S. A. —Pat. 375999. 27. 10. 86/3. 1. 88.
5. Mandi, Zur Theorie der Cementeisen — Construktionen, Zeitschr. d. ost.
Arch. u. Ing.—Vereins, 48 (1896) 45, S. 593—596, 46, S. 605-609.
6. F. Kemnitz, ost. Pat. 4677, 29. 11. 1899/10. 7.
7. Hofchen und Peschke, ost. Pat., 10424, 22. 3. 1902/10. 1. 03.
80. Ruhl, D. R. P. 137717, 2. 1. 1901/7. 1. 1903.
9. O. Ruhl, D. R. P. 155. 060, 22. 11. 1902/11. 10. 1904.
10. Lund, Beschreibung der Konstruktion und Verwendung von Eisenbe-
tonhohlbldcken, armiert nach System Lund, Beton und Eisen (1905), 6.
11. Labes, Wie kann die Anwendung des Eisenbetons in der Eisenbahnver-
waltung wesentlich gefordert werden? Zentralblatt der Bauverwaltung, 26(1906)52,
S. 237.
12. Kolnen, Wie kann die Anwendung des Eisenbetons in der Eisenbauver-
waltung wesentlich gefordert werden? Zentralblatt der Bauverwaltung, 27(1907)79,
S 520—522
13. M. Koene n, D. R. P. 249. 007, 17. 1. 1912/9. 7. 1912.
14. Edmond—Joseph Sacrez, franz. Pat., 371730, 22. 11. 1906/14. 3. 1907.
15. W. Wilson, Dunfermline, brit. Pat., 103681, 29. 1. 1916/31. 1. 1917.
16. C. R. Steiner, U. S. A. —Pat., 903909, 10. 2. 1908/17. 11. 1908.
17. J. E. Mandeville, U. S. A. —Pat. 954. 750, 15. 2. 1910/12. 4. 1910.
18. K. Wettstein, ost. Pat. 95934, 30. 11. 1921/11. 2. 1924. Prioritat d.
Anm. n. Dtschl., v. 26. 1. 1921.
19. Wettstein—Bretter, Neue Bauwelt, 3(1948), 38. S. 605.
20. Wettstein, Entwicklung der Wettsteinbeton—bretter, Betonsteinzeitung
(1948) 3, S. 41-45-
21. O. Gloser, D. R. P. 577829, 28. 4. 27/6. 6. 1933.
22. O. Gloser, ost. Pat. 115348, 11. 4. 1928/10. 12. 1929, Prioritat d.
Anm. i. Dtschl., v. 28. 4. 1927.
23. O. Gloser. z. D. R. P. 577829, 23. 6. 1931/16. 6. 1933.
24. Freyssinet, Une Revolution dans la Technique des Batons. Paris, 1936.
25. Lfitze, Spannbeton, 1948.
26. E. Freyssinet und J. S e a i 11 e s, franz. Pat. 680. 547, 2. 10. 1928/1.
5. 1930, D. R. p., 622746, 5 . 4. 29/5. 12. 35 und ost. Pat. 134523,27.9. 1929/25.
8. 1933 mit Prioritat d. Anm. 1. Frankreich, v. 3. 9., 2. 10 und 19. 11. 1928.
27. E Freyssinet, D. R. P. 639025, 26. 11. 1931/27. 11. 1936, Prioritat
d. Anm. i Frankreich. v. 27. 11. 1930.
28. E. Freyssinet, franz. Pat. 722338.
295
29. E. Freyssinet, ost. Pat 152705, 10. 1. 1936/10. 3. 1938, Prioritat
d. Anm. i. Frankreich. v. 11. 1. 1935.
30. R. Oppermann, Grundlagen fur die Ausfiihrung von Spannbetontragern,
Beton und Eisen, 39(1940). 11.
31. E. Mors ch, Spannbetontrager, Stuttgart, 1943, S. '98/99, Konrad Wittwer.
32. Soc. Techn. pour 1’utilisation de la Precontrainte (Frankreich), E. Freys-
sinet, franz. Pat. 966027, 6. 4. 1948/28. 9. 1950, ost. Pat. 168734 , 28. 3.
1949/25. 7. 1951. u. D. P. 856351, 20. 12. 1948. 20. 11. 1952. Prioritat d. Anm. i.
Frankreich. v. 6. 4. 1948.
33. W. Schafer, D. R. P. 581572, 30. 3. 1931/16. 9. 1933, W. Schafer,
u. Dr. A. Panther, schweiz. Pat. 166705 , 3. 1. 1933/2. 4. 1934.
34. Graf und Weil, Ergebnisse von Versuchen mit vorgespannten Platten
nach dem System Schafer, Fortschritte und Forschungen im Bauwesen, Reihe 4,
Heft 5, 1924.
35. E. Hoyer, D. R. P. 744483, 28. 4. 37/21. 1. 44; franz. Pat 837141,
26. 4. 38/2. 2. 39, Prior. Dtschld., 28. 4. 37.
36. Lichtner — Jung, Stahlsaitenbeton, 1949, Folge 2.
37. E. Hoyer, schweiz. Pat. 204170 , 26. 4. 38/17. 7. 39. Prior. Dtschld.,
28. 4. 37.
38. E. Hoyer, Stahlsaitenbeton. 1939, Bd. 1.
39. E. Hoyer, D. R. P. 751285, 13. 5. 39/8. 11. 51; schweiz. Pat. 235529,
26. 8. 42/16. 4. 45.
40. Ё. Hoyer, D. R. P. 711506, 23. 5. 38/2. 10. 41.
41. O. Billik, ost. Pat. 163053, 1. 2. 47/10. 5. 49.
42. О b i d i ts c h, ost. Pat 169449, 23. 4. 47/10. 11. 51.
43. Obiditsch, ost. Pat, 169169 , 24. 3. 50/25. 10. 51,
44. E. Braun bock, DP 886378, 1. 2. 50/13. 8. 53. Prior. Osterr. v. 16. 7
und 9. 12. 48; ost. Pat., 166309, 16. 7. 48/10. 7. 50.
45. E. Bra unbock, ost. Pat. 166560 , 29. 6. 48/25. 8. 50.
46. E. Braun bock, 6st. Pat. 167690 , 9. 12. 48/10. 2. 51.
47. E. Braun bock, ost. Pat. 166980, 2. 10. 46/25. 10. 50.
48. G. Brendel, Spannbeton in der Sowjet — Union, Bauplanung und Bau-
technik, 6. (1952) 14, S- 489-495.
49. M. Birkenmaier, Vorgespannte Ziegelkonstruktionen, Schweiz. Bauzei-
tung, 68(1950) 11 und 13.
50. К. E. Dill, U. S. A. — Pat 1684663 , 7. 2. 25/18. 9. 28.
51. Coff, Bedeutung des Betonhohlblocksteins fur den Spannbeton, Betonstein-
zeitung (1952) 10.
52. R. Farber, D. R. P. 557331, 28. 5. 27/22. 8. 32.
53. W. S. Hewett, U. S. A. —Pat 1818254, 10. 9. 27/11. 8. 31.
54. M. R. B. Bi 1 Iner, franz. Pat. 940646, 15. 10. 46/17. 12. 48. Pri U. S. A.
v. 17. 6. 42.
55. A. Ziegler und Dipl.— Ing. Dr. F. Baravalle, ost. Pat. 167706,
25. 5. 48/26. 2. 51.
56. G. J. Vingerhoets und J. Pizzera, schweiz. Pat. 244533, 8. 12.
44/16. 4. 47; belg. Pat. 461698.
57. G. Lesage, DP 826969 1. 10. 48/7. 1. 52, Pri. Belgien v. 14. 10. 46 und
Pri. Holland, v. 30. 4. 47.
58. Way ₽ et Frey tag A. G., DP 809533, 19. 10. 49/30. 7. 51.
59. Da nt in. Les hangars d'avion du Palyvestre, pres de Toulon, Le Genie
Civil 91 (1927) 9.
60. F. Disch in ger, D. R. P. 535440, 20. 2. 28/10. 10. 31.
61. Soc. Anonyme des Entreprises Limousin (Procfedes Freyssinet)* franz. Pat.
670525, 22. 6. 28/29. 11. 29.
62. F. Dischinger, DRP 727429, 7. 12. 34/3. 11. 42.
63. К К a m m ii 11 e r, Vorspannung durch Spreizen, Der Bauingenieur,
28(1’953) 4, S. 128-130.
64. F. D i sch i ng er, Eingespannte Bogenbriicken mit statisch bestimmtem
Horinzontalschub, Beton und Eisen, 40(1941) 1/2 und 3.
65. F. Dischinger, D. P. 865605, 22. 11. 40/2. 2. 53.
66. J. H aggbom, brit Pat. 583492, 16. 3. 44/1. 1. 47.
2ЭЗ
67. М. С. Wets, franz. Pat 913876, Pri. Belgien v, 1. 9. 44, 31. 8. 45/23
9. 46.
68. Paduart, Construction et essais d'une poutre experimentale en beton
prfecontraint de 30 metres des portfee. Science et Technique (1946) 9/10.
69. Paduart, Les poutres prfecontraintes en arc a tirant rectiligne. Archi-
tecture — Urbanisme — Habitation (1946) 1—fk
70. M. C. Wets. belg. Pat. 450844, 28
71._____Finsterwalde r, Spannbeton mlt Sf90—Cnarakteristik der Bauart und
Ausfiihrungen, Hauptversammlung des Deutschen Beton—Vereins, Vortrage 1951,
S. 13g 172.
72. Dyckerhoff u. Widmann K. G., ost. Pat. 173049, 16.5.50/10. 11.52.
73. Finsterwalder. Dywidag — Spannbeton, Der Bauingenieur 27(1952)5.
74. R. Weyer. Das Spannverfahren PZ und seine Anwendung, Die Bauwirt-
schaft 7(1953) 36, S. 930-933.
75, Huttenwerk Rheinhausen A. G.< DP 872845, 1. 12. 50/9. 4. 53.
76. Huttenwerk Rheinhausen A. G., 880204, Zusatz zu 872845 17. 1. 51/18. 6. 53.
77. F. Vaessen, Das Spannverfahren Hochtief, Der Bau und dih Bauindustrie
6(1953) 23, 3. 534—537.
78. F. Leonhardt, Briicken aus Spannbeton, wirtschaftlich und einfach,
Beton— und Stahlbeton 45(1950) 8. *
79. W. Baur. DP. 836359. 18. 7. 50/10. 4. 52.
80. F. Leonhardt, Kontinuierliche Balken ails Spannbeton, Bautechnik
30 (1953) 4, S. 94.
81. F. Leonhardt, Dp 845390, 25. 4. 51/31. 7. 62.
82. F. Leonhardt, <Leoba>— Spannglieder und ihre Anwendung im Brucken
und Hochbau, Beton und Stahlbetonbau, 48(1953) 2.
83. Bauunternehmung Kan I und Horvit? 'DP 903219. 4. 10 . 51/4. 2. 54.
84. Vaihinger Versuchstrzger nach dem Verfahren von Kani und Ho r vat,
ausgefiihrt von der Fa. C. Baresel A. G., Stuttgart.
85. Jahrbuch der Beton und Monierbaa A, G., Ausg. Febr. 1952 , 3* 16 bis 25.
86. K- Deininger, Die Verankening vorgespannter Betonstahle, Die Bauwirt-
schaft (1953) 23.
87. Ehlers, Spannbetontragwerke, Die Bautechnik, 20(1942) 50/51.
88. Neue Wege im Eisenbetonbau / Zentralbl. d. dauverw. (1937) 20-
89. E. Freyssinet, franz. Pab 870070,28. 1040/2 . 3 . 42.
90. E. Freyssi net, franz. Pat. 926505, 26 . 8 . 39/3. 10 . 47.
91. E. Freyssinet, DP 865048 , 22.2 . 41/29. 1. 53. Prioritat Frankz.
26. 8. 39 und 28. 10. 40.
92. ТесЬпЛ Blatter der WayP und Freytag A. G. 1951 i S. 15 bis 22.
93. WayP u. Freytag A. G., DP 879293, 11. 7. 51/lk 6. 53.
94. J. Guyon, Beton Prfecontraint. Ed. Eyrolles. Paris 1951, S. 49 bis 53.
95. Magnel, Le Beton Prfecontraint, Gent (Belgien), 1948 Ed. Fecheyer.
96. Magnel, Prestressed Concrete. London, 1950. Concrete Publications Ltd.
97. А; ц, E. Bia ton, DP 860326, 8. 3. 43/18. 12. 52, Pri,. Belgien, v, 21,
3 und 10. 11. 42.
98,. .Мд у, The Magnel—Blaton—System for prestressing concrete. Engineering
(1950) 131.
99. D у с к e rh о f f u. Widmann К G. Ost. Pat. 173049, 16. 5. 50/10. 11. 52.
100. U. Smet, Un nouveau * systfeme d'ancrage des armatures de prfecor.trainte.
La Technique des Travaux, Liittich (Belgien), 27(1951) .11/F2.
101. В i rk e n m a i e r, Brandestini, Ros, Zur Entwicklung des verges-
pannten Betons in der Schweiz, Schweizerische Bauzeitung 70(1952) 8-
102. M. Birkenmaier, A. Brandestini, M. R. Ros. und K. Vogt,
schweiz. Pat. 279562, 10 . 3 . 50/17 . 3 . 52.
103. Lee, Prestressed concrete using high tensile alloy steel bars, Civil Engine-
ering and Public works review, London. Sept. u. Okt. 1951.
104. Lee — McCall, Prestressed concrete, P. R. C- Note Nr. 2, Sheffield,
Okt. 1952.
105. . D. H. Lee, brit. Pat. 660438, 18. 7 . 49/12. 9 . 51-
106. Minister of Works, brit. Pat. 642360, 16. 6. 48/30. 8. 50.
107. C. A. Forssel 1, brit. Pat, 569729, 8. 6. 43/20. 6 . 45.
108. C. A. Forssell, Verankerung und Kaltstrecken von Bewehrungseisen,
Schweizer Archiv fur angewandte Wissenschaft und Technik 16(1950) 7, S. 200—213.
109. Kalistr ackt Ameringsstal HJS 70 med Forssellringar, en informationsskrift
till tjanst for konstruktdrer och arbetsledare, Halmstads Jamwerk, 1950.
110. Neumann. Die Entwicklung des Spannbetons in Italien, Beton und
Stahlbetonbau, 48(1953)6. S. 147-149.
111. Cestelli — G u i d i, Cemento armato precompresso, 1953, Milano, Ulrico
Hoepli.
112. R. Mor an di, Travaux, (1951) 156, S. 239 bis 241.
113. R. Morandi, M. Jafrate u. C. Giovannetti, belg. Pat. 500849, 25-
1. 51/11. 4. 52.
114. R. Morandi, Sulla lettura tiretta delle cadute di tensione per fluage in
strutture de calcestruzzo precompresso, Giornale del Genio Civile (1953).
115. Congrds International du Beton Precontraint v. 8 bis 13. 9. 51. S. 311—314.
116. G. Neumann, 11 Precompresso e la teoria della Plasticita, Firenze, 1952.
117. Strand and Fittings for prestressed concrete, Catalog T—920, 1953, J oh nA.
Roebling's Sons Corp., Trenton 2, New Jersey.
118. T. Y. Lin, M. Asce, Big loads-no steel, result in wolrd's heaviest pres-
tessed building girders, Civil Engineering November 1952, S. 29—33.
119. 7. Franjetic, Buenos Aires, Die Entwicklung des elastischen Betons in
Siidamerika. Betonstein—Zeitung 18(1952) 10, S. 379—381.
120. M. Gosslar, Dp 844347, 5. 9 . 50/21. 7 . 52.
121. Swida, Uber den Einfflup der Reibungskrafte bei der Vorspannung Im
Stahlbeton, Der Bauingenieur, 27 1952/5.
122. Zerna, Auslbschen des Spannkreftverlustes infolge Reibung bei Spannglie-
derm fur Spannbeton, Beton und Stahlbetonbau, 48(1953) 9, S. 209—210.
123. H.’Spangenberg, DRp 300368 , 5. 5. 14/7. 9. 17.
>24. K. Mautner, DRP 323441, 19. 10 18/21. 7. 20.
125. F. Visintini, Ost. Pat. 133764, 28. 1. 31/10. 6 . 33.
126. U. Fi nsterwalder. franz. Pat. 816 180, 9. 1. 37/2. 8. 37; USA—Pat.
2155121, 10 . 6. 37/18. 4. 39; Pri Dtschld. 11. 1. 36.
127. U. Finsterwalder, dtsch. Anm. D. 3351 V/19d, 13. 3. 36/bekannt-
gem, am 21. 5. 52; franz. Pat. 819068, 11. 3. 37/9. 10. 37 und USA-^at. 2151267,
10. 6. 37/21. 3 . 39 mit Pri Dtschld., 13. 3. 36.
128. U. Finsterwalder, Eisenbetontrager mil Vorspannung durch Wirkung
des Eigengewichtes, V. D. I — zeitschrift 82(1938) 45. S., 1301—1304.
129. O. Wilhelmi, DRP 514122, 10. 12. 29/8. 12. 30.
130. Soci6t£ Anversoise Fondere et Industrielle, D. R. P. 695137, 27. 9. 37/17.
8. 40. Pri Frankreich v. 4. 9. 37.
131. Rekord—Cement—Industrie—G. m. b. H., D. R. P. 405879, 20. 8. 21/10.
11. 24.
132. Los si er. Les ciments expansifs et 1'autocontrainte du b6ton, Le Gdnie
Civil 64(1944) 3131—3132; tbersetzung von Moll in «Die Bautechnik» 25 (к48)
3 und 4.
133. H. Los si er, schweiz. Pat. 248725 , 24 . 9 . 45/1. 3. 48, Pri. Frankreich,
v. 4. 11. 44.
* 134. H. Los si er, franz. Pat. 982436 , 22 . 6. 43/11. 6. 51.
135. Repair of an arch bridge with expanding cement, Concrete and Constr. Engi-
neering 46(1951) 4 und Beton und Stahlbetonbau 48(1953) 1, S. 20.
136. Loss i er, Les ciments expansifs et 1'autocontralnte du beton, Schlupbericht
des Dritten Intern. Kongresses fur Briickenbau und Hochbau, Liittich, 1948.
137. Janische, Neue Erkenntnlsse fber Festigkeitseigenschaften und Bernsp-
ruchbarkeiten von Spannbetonstahlen, Beton—und Stahlbetonbau, 46(1951)7.
138. Brown, Iron Steel Inst., 162(1949) S. 189—200Л
139. Schwier, Stahldrahte ffir Spannbeton, Beton und Stahlbetonbau,
47(1952)9.
140. Vorgespannter Beton, Ergebnisse der an der Eidgenbssischen Materialprii-
fungs—und Versuchsanstalt fur Industrie, Bauwesen und Gewerbe in den Jahren
1941 bis 1945 durchgefuhrten Untersuchungen, Zurich, 1946.
298
141. Deutsche Bundesbahn, Minden, DP 801175, 1. 10. 48/28. 12. 50.
142. A. S arras in, DP 835342, 17. 11. 43/31. 3. 52; Pri. Belgien. v. 25. 2.43.
143. Wolfer et Goebel, DP 803675, 1—10. 48/9. 4. 51.
144. L. Moll, belg Pat. 499965, 11. 12 . 50/13. 3. 51.
145. E. Packhauser. Schweiz. Pat., 222186, 20. 6 . 41/1. 10. 42.
146. E. Packhauser. Schweiz. Pat. 234024, 10. 2. 43/1—12. 44.
147. Baugesellschaft H. Bella u. Co, ost. Pat. 171015, 18. 10. 50/25. 4. 52.
148. Westfalische Union Akt—Ges. fur Eisen—und Drahtindustrie. schweiz.
Pat. 285-406. 20. 6. 50/16. 12. 52. Pri. Dtschld., v. 1. 10. 48.
149. EisenbetontrSger mit vorgespannter Stahlmaschendraht—Einlage, Betonstein—
Zeitung 12(1939) 16, S. 237/23S.
150. A. Cylindrical Prestressed Concrete. Tank, Concr. and Constr. Eng.
48(1953) 9, S. 310—311.
151. H. Schorer, USA—Pat. 2328033, 14. 8; 41/31. 8. 43 und USA—Patent
2378584, 5. 5. 43/19. 6. 45.
152. IL Schorer, frankz. Pat. 951592 , 6. 8. 47/28. 10. 49. Pri U. S. A.
v. 14. 8. 41.
153. H. Schorer, schweiz. Pat. 228596, 14. 1. 41/1. 12. 43, Pri. U. S. A.
v. 21. 2 40.
154. P. Lenk, D. P. 822156, 25. 10. 49/22. 11. 51.
155. J. Bakker, D. P. 841790, 23. 10. 50/19. 6. 52. Pri. Holland v. 25. 10. 49,
4. 1. und 8. 9. 50.
156. Soci£t£ des Grands Travaux de Marseille, Paris, DP 832670, 13. 6. 50/28.
2. 52, Pri. Frankr. v. 23. 6. 49.
157. J. Weiss, franz. Pat. 833027, 1. 2. 38/10. 10. 38, Pri—Osterr., 21. 5. 37.
158. Soci£t6 Anonyme des Manufactures des Glaces et Produits Chimiques...
(Frankreich), franz. Pat. 930962, 11. 3. 43/10. 2. 48.
159. Soci£t£ Anonyme des Manufactures des Glaces et Produits chimiques...
(Frankreich), franz. Pat. 936174, 10 . 8 - 45/12 . 7 - 48, Pri Italien, v. 15. 1. 40.
160. N. S ter ко, franz. Pat. 920421, 1—10. 45/8. 4. 47.
161. Deutscher Beton — Verein, Ausprachen und Vortrage zum 50— jahrigen Bes-
tehen 1949, Seite 461 u. 494.
162. Apply prestress with glass, Engineering News — Record, 1. 3. 1951. S. 45.
163. R. Papp, Spannbeton in den U. S. A., Beton —und Stahlbetpnbau,
48(1953) 11, S. 256/257.
164. A. F. E. Couard, franz. Pat. 893646, 11. 1. 43/8. 8. 44.
165. G- Leontieff, Pylone dalignement en b£ton ргёс., Travaux. 36(1952)
218. S. 564.
166. Prestr. Precast Tower Frames, Concr. and Constr. Eng. Jan. 1953, S. 61/62
und April 1953, S. 152.
167. Test of prestr. concr. stairs, Concr. and Constr. Eng. 48(1953) 3. S. 117
bis 120.
168. Briske. Bau einer vorgefertigten Wendeltreppe in Spannbeton, Beton und
Stahlbetonbau, 48(1953) 5, S. 126.
169. Weder, Eine vorgespannte Deckenkonstruktion, Schweiz. Bauzeitung,
69(1951) 42, S. 590—591.
170. Franz. Spannbeton im Hochbau, Die Bauwirtschaft (1951) 14/15, S. 11—13.
171. De inin ger, Spannbeton im Industriebau, V. D. I — Zeitschrift 95 (1953)3.
172. Neunert, Rahmenbinder aus Spannbeton bei einem Bankneubau, Beton—
und Stahlbetonbau 47(1952) 11.
173. E. Schelling, Der erste deutsche Bau mit haugendem Dach. Die Schwarz-
waldhalle in Karlsruhe, Bauwelt (1954) 2, Seite 26—27.
174. U. Finsterwalder, Dywidag—Spannbeton, Der Bauingenieur 27(1952)5, S. 141.
175. Bauer, Vorspannen eines zylindrischen Behalters, Beton—und Stahlbeton-
bau, 48(1953), 4, S. 99/100.
176. Franz, Behalter aus Spannbeton in den U. S. A., Der Bauingenieur
26(1951) 11.
177. J. M. Crom, U. S. A.—Pat. 2372060, 26. 6 . 43/20. 3. 45.
178. J. M. Crom, U. S. A.—Pat. 2370780, 4. 11. 42/6. 3. 45.
179. A. Bijls, Les Reservoirs en B£ton Precontraint de la Station d’Epuration
des eaux d' Egout de Beverwijck (Pay—Bas). Le Genie Civil 129(1952)7.
299
180. Lfitze, Spannbeton im Behalteroau, G. W. F. 91(1950) 16/18 und Lalan-
de, Le Bfeton Prfecontraint, Travaux, 'Jan./Febr. 1949.
181. Courty und Valeski, La nouvelle cuverie a vin de Cinzano en beton
prfecontraint, Travaux, Juli 1948.
182. Concr. and Constr., April 1953.
183. Techn. Blatter der WayP u. Freytag A. G., 1949, S. 1—4.
184. Techn. Blatter der WayP u. Freytag A. G., 1951, S.. 15—22.
185. The Lee—McCall—System for the Lee Conservation Catchment Board, Bul-
letin № 2, Jan. 1953. herausgeg. v. der McCalls MacAlloy, Ltd.
186» The Lee—McCall—System in Amerika, Bulletin № 1 der McCalls Mac Alloy,
Ltd, Sheffield (England), Okt. 1952.
187. F. Leonhardt, Stohr und Gass, Neckarkanalbrficke Obere Badstrafte.
Reilbronn, Beton und Stahlbetonbau, 46(1951) 12.
188. U. Finsterwalder und К 6 n i g. Die Donaubrficke beim Ganstor in
Ulm, Der Baui.ngenieur, 26(1951) 10.
189. K. Kober, Die Eder strombrfi eke bei Grifte, Beton und Stahlbetonbau,
47 (1952) 2, S. 36.
190. F. Leonhardt, Kontinuierliche Ballpen aus Spannbeton. Eigenarten und
Vorteile durchlaufender konzentrierter Spannkabel, Die Bautechnik, 30(1953) 4, und
Journal of the American Concrete Inst. Marz, 1953, Vol. 22, № 7, Proceedings,
Vol. 49.
191. Denkschrift, «Donautalbrficke Untermarchtal» Karl Kiibler A. G.—Wol-
fer u. G о e b e I — Ed. Zfiblin A. G.
192. Techn. Blatter der WayP u. Freytag A. G., 1951, S. 29—36.
193, Prejektierung einer neuen Teufelsbrficke in der Schollenschlucht, Schweiz.
Bauzeitung, 71(1953) 5, >. 60—62.
194. Werbeschrift В. B. R. V.
195. Moll, Freivorbau von Brficken, Brficke und Strape, 3(1951)7, S. 137—141.
196. Eng. News Record, 6 Aug. 1930, S. 208/209.
197. Dernedde, Beeniflussung der Krafte und Mpmente in der Eisenbahnbrficke
uber den Lualaba bei Kongola in Belgisch—Kongo, Der Bduingenieur 21 (1940) 25/26,
S. 205/206 nach Technique des Travaux 15(1939) S. 383.
198. Ha wrane k, Untersuchungen fiber die Moglichkteit und Zweckma pigkeit
des freien Vorbaues von Eisenbeton—Balkenbrucken, Beton und Eisen 37(1938) 4,
S. 69—75; 5, S. 91-94.
199. Fischer, Eine neue Bewehrungs—und Bauart groper Verbundquerschnitte,
Beton und Eisen, 37(1938), 12, S. 193—198.
200. ’D. Lazarevic, Einige Einzelheiten fiber die Konstrucktion von Eisenbe-
tonbrficken groper Spannweiten, Beton und Eisen 38(1939) 17, S. 277—281.
201. La lan de, Diversitfe des applications du bfeton prfecontraint, Travaux,
Jan./Febr. 1949, S. 4—13.
202. Lfitze, Spannbeton, 1948, S. 46/47.
203. Dyckerhoff u. Widmann K- G-, dtsch. Anm. p. 10562 V (19 d 1.
10. 48) bekanntgen. am. 4- 10. 51; franz. Pat. 1008512. 4. 48/19. 5. 52; osterr. Pat.
171493, 14. 4. 49/10. 6. 52; brit. Pat. 661307, 22. 48/21. 11. 51.
204. Dyckerhoff u. Widmann K. G., dtsch. Pat. Anm. D. 4931
v(19 d. 6. 7. 50) bekanntgem. am. 23. 851; osterr. Pat. 173476, 26. 6.* 51/27, 12. 52.
Prioritat Deutschland v. 6. 7. 50.
205. O. Seidl, Die Neckarbrficke Neckarrems, Schweiz. Techn. Zeitschrift
(1952) 11/12.
206. U. Finsterwalder, Bauder Strapenbrficke uber den Rhein bei Worms,
Hauptversammlung des Deutschen Beton—Vereins, Vortrage 1952, S. 193— 209.
207. E. E Wahl, Die Strapenbrficke fiber den Rhein bei Worms, Die Bauver-
waltung 2(1953) 4.
208. Dyckerhoff u. Widmann K. G., Hangebrucke aus Spannbeton,
dtsch. Pat. Anm. D. 11 335—v (19 d. 11. 1. 52) bekanntgem. am. 4. 12. 52.
209. E. Freyssinet, Cberblick fiber die Entwicklung des Gedankens der Vor-
spannung, Deutscher Beton—Verein, Ausprachen und Vortrage zum 50-jahrigen Bes-
tehen 1949, S. 546/547.
300
210. F. Leonhardt, Afiwendung des Spannbetons im Stragenbau, Referat in
der Sitzung der Arbeitsgruppe Betonstra₽en der Forschungsgesellschaft fiir da$ Stra-
penwesen e. V. am. 19. 10. 49 in Stuttgart, 1950.
211. Liitze, Anwengung des Spannbetons im Strapenbau (210).
212. Arbeitsausschu₽ Spannbetonstrafen, Versuche mit Spannbetonverfahren, Strape
und Autobahn 4(1953) 11, S. 396.
213. Concrete and Constr. Eng., Mai 1951, S. 147—149 und Weiss, Spannbeton-
strapendecke in England, Beton und Stahlbetonbau 46(1951) 6, S. 143.
214. Andre ws, Vorgespannte Betonfahrbahndecken, Strane und Autobahn (1952)
, S. 81-83.
215. Test post—tensioned highway slabs, Eng. News—Record, 23. April 1953.
2i6. L. Coff, U. S. A. —Pat. 2590685, 4. 12 . 47/25 . 3 . 52. Pri. Eng'and,
v. 6. 2. 47.
217. H. Loss ier, franz. Pat. 9258917, 1. 4. 46/16. 9. 47.
218. H. ’Fun k, Bau einer fugenlosen Rollschuhsportbahn aus Spannbeton, Beton—
und Stahlbetonbau, 47 (1952) 10.
219. Liitze, Spannbeton im Hafenbau, «Hansa» Zentralorgan fur Schiffahrt,
Schiffbau, Hafen, .88(1951), 37/38.
2’20 . F. Tolke, Bemerkenswerte. Arbeiten an franzcsischen Talsperren, Der
Bauingenieur 17(1936) 17/18.
221. A. Coyne, Paris, D. R. P. 618328, 24. 4 . 30/11. 9 . 35, Prioritat Marokko
v. 24 . 4. 29, Tunis 6. 3. 30 und Frankreich v. 14. 4. 30.
222. С. C. Zollmann, Prestressed Concrete Applications, The Military Engi-
neer 44(1952) 297.
223. E. Freyssinet, ester. Pat. 168383, 4. 4. 49/25. 5. 51. Pri. Frank.
’1. 8. 38; brit. Pat. 589019.
224, A. Kies er, osterr. Pat. 163222, 27. 7. 43/10. 6. 49.
225. A. Kies er, csterr. Pat. 164914. Zusatz zu 163222, 30. 8. 43/27. 12 . 49.
226- F. To Ike, Neue Mittel— und Hochdruck—Wasserkraftanlagen, V. D. I —
Zeitschrift 95 (1953) 8.
227. E. Freyssinet, franz. Pat. 964472, 23. 3. 48/16. 8. 50; schweiz. Pat.
285707, 19. 3. 49/16. 1. 53.
228. E. Reich le, D. R. P., 623527. 31. 3. 32/27. 12. 35.
229. Z. Franjetic, Buenos Aires, schweiz. Pat. 256426 , 5. 7. 47/16 . 2. 49.
230. H. Cerva, osterr. Pat. 168896, 6. 11. 48/10. 9 . 51.
231. Compagnie de Pont —a— Mousson, Nancy, D. P. 833776, 26. 6. 50/13. 3. 52.
Pri. Frankreich 24. 10. 44.
232. Bauplannung und Bautechnik 6(1952) 11, S. 387.
233. G. Franz, Neue Betonier — und Vorspannverfahren ffir Hochdruckrohre
aus Beton, Der Bauingenieur, 26(1951) 10, S. 314/315.
234. Misch, Preload— Spannbeton in U. S. A. Beton—ind Stahlbetonbau
48(1953) 3.
235. Stahlbetonrohrleitungen mit gro₽en Durchmessern in Italien, Beton — und
Stahlbetonbau 48(1953) 5, S. 124/125.
236. B. Rumi und Fr. Rumi, D. R. P. 502507, 13- 3 . 28/16. 7. 30; Osterr.
Pat. 115349.
237. B. Rumi, D. R. P. 666180, 18. 1034/12. 10. 38, Pri. Belgien v. 11. 10 34.
238. L. Gerhard, D. R. P. 625915, 5. 6. 31/17. 2. 36.
239. E. Freyssinet, D. R. P. 657155, 7. 2. 34/25. 2. 38; Pri. Frankreich,
v. 10. 2. 33.
240. Techn. Blatter der Way0 u. Freytag A. G., 1949, S. 27—30.
241. K. L e n k, Spannbetonrohre fiir Druckleitungen, Baumarkt Leipzig. 37(1938)
27, S. 809/810.
242. E. Edwin und N. D. Nilsen, Oslo, D. R. 809168, 5. 3. 49/23. 7- 51,
Pri. Norwegen 24. 11. 43.
243. E. Marquard t, Fortschritte bei Stofiverbindungen von Beton — und
Stahlbetonrohren, Betonsteinzeitung 18(1952)12, S. 445.
244. Spannbetonrohre in den U. S. A., Betonsteinezeitung 19(1953) 3, S. 104.
245. H. Meier, Die neuen Spannbetonschwellen der Deutschen Bundesbahn,
Hauptversammlung des Deutschen Beton—Vereins. Vortrage 1951, S. 173—215.
246. Deutsche Bundesbahn, Minden, D. P. 846699, 8. 12. 50/14. 8. 52.
301
247. Dyckerhoff u. Widmann К. G., D. P. 820602, 15. 9. 49/12. H. 51 .
248. Dyckerhoff u. Widmann K. G., D. P. 846973, 19. 9. 49/18.8.52.
249. Beton— und Stahlbetonbau, 47(1952), 9, S. 223.
250. Dyckerhoff u. Widmanm K. G., D. P. 829743, 17. 3. 49/28. 1. 52.
251. Compagnie Internationale desRieux Annis Frankignoul, Sociltl Anonyme,
luttich, D. P. 805649, 1. 10. Ш OL Pri. Bltaien, v. 25. 8. 44, .
252. Dyckerhoff u. 11. 12. 50/21. fe 82;
253. W. Wiedebusch, Die note Iftahlbetonscnwelle, Planen und Dauen
5(1951). 6, S. 139 bis 141.
254. E. Freyssinet, D. p. 824024, 23. 12. 48/6. 12. 51. Pri. Frankreich,
12. 2. 46; schwiez. Pat. 235. 728..
255. Mlsch, Spannbetcmschwellen |n Frankreich,. Beton und Stahlbetonbau
47 (1952) 4.
256. Concrete Building and Concrete Products 25 (1950) 3.
257. Les traverses pour voles ferries en beton, precontraint, Le Glnie Civil,
128(1951) 21, S. 411.
V
258. M. R. Ros, Zuschrift zu 245, Beton — und Stahlbetonbau 47(1952) 9, S.
220—222.
259. К. H. Seegers, Vorgespannte Betonfertigteile bei den englischen Eisen
bahnen, Der Bauingenieur, 25(1950) 12. S. 457.
260. Dowsett Engineering Construction Ltd. und H. Littelton, brit Pat. 572385,
572386, 572387» 572388, 572389, 572390, 572391, 572396, 573309, 581815, 582862,
602024, 630945, 674232.
261. Dyckerhoff u. Widmann K. G., D. P. 842180. 13. 6.49/23.6. 52.
262. V. Weinberg, Paris, schweiz. Pat. 260036 , 21. 3. 47/16. 7. 49. Priг
Frankreich, v. 23. 3. 46.
263. M. L. P. Brice, franz. Pat. 996802, 22. 8. 49/27. 12. 51.
264. Raymond Concrete Pile Comp. (U. S. A.), franz. Pat. 973059, 6. 10. 48/7.
2. 51, Pri. U. S. A., V. 22. 10. 47; brit. Pat. 649181.
265. J. Bakker, belg. Pat. 503304, 16. 5. 51/12. 9. 52.
266. E. Freyssinet, brit. Pat., 602Ю5, 19. 7. 44.
267. W. Zerna, Spannbeton, Eine Eiufuhrung in seine Theorie 1953, Werner—
Verlag Gmb H., DQMeldorf.
268. S i e mo nt en u. Spring, Haftung und Reibutig zwischen Stahl und
Beton, Beton — Und Stahlbetonbau, 48(1953) 3.
269. Moll, Das Spannbetonpatent, Betonstein—Zeitung 19(1953) 7, S. 259—
261 und Blatt fur P. M. Z. 54(1952) 7, S. 304—307.
270. Spannbeton, Richtlinien fiir Bemessungund Ausfuhrung (DIN 4227). Ergan-
zungsheft zur 5 Aufl. der <Bestimmungen des Deutschen Ausschusses fiir Stahlbeton».
Fassung Okt. 1953. Verlag von Wilh. Ernst u, Sohn, Berlin.
содержание
П р едисловие 3
1. Основные определения предварительно напряженного железобетона 5
2. Краткий исторический очерк развития предварительно напряженного
железобетона 8
3. Предварительное напряжение с натяжением арматуры до затвердения
бетона 17
3—1. Предварительно напряженные строительные детали 17
3—11L Плиты Веттштейна 17
3—12. Предварительно напряженные железобетонные детали и
мачты Глезера 19
3—13. Предварительно напряженные балки системы Фрейссине 20
3—14. Однослойные и многослойные пустотелые плиты системы
Шефера 28
3—15. Комбинированные плиты фирмы Реми из пемзобетона и
тяжелого бетона с предварительно напряженной арматурой 31
3—16. Предварительно напряженный железобетон без анкеров, по
Хойеру 32
3—2. Способы заводского производства предварительно напряженных
сборных железобетонных деталей и применяемые устройства 36
3—21. Напряжение стальных проволок путем растяжения их на
определенную длину 36
3—22. Натяжение стальных проволок при помощи натяжных са-
салазок и упоров 37
3—23. Натяжение стальных проволок путем скручивания или
свивания 39
3—24. Способ натяжения с непрерывным армированием 41
3— 3. Предварительно напряженный железобетон в сочетании с кера-
керамическими блоками 42
4. Предварительное напряжение арматуры без сцепления с бетоном 46
303
4—1. Расположение напрягаемой арматуры вне сечения бетона 46
4—2. Напряженные элементы, расположенные вне' сечения бетона 52
4—21. Треугольные фермы 52
4—22. Железобетонные арки св стальной или железобетонной за-
тяжкой 52
4—23. Несущая конструкция заданного очертания в виде балок
на двух и более опорах 53
4—24. Защемленная балка 56
4—25. Защемленная плоская арка 57
4—26. Предварительно напряженная трехшарнирная плоская арка 59
4—27. Конструкция неразрезной балки, предложенной в Англии 60
4—28. Предварительно напряженные балки Ветса 60
5. Предварительное напряжение с натяжением арматуры на затвердев-
ший бетон 65
5—1. Немецкие способы натяжения 65
5—11. Анкеровка при помощи натяжных муфт и пластин, пред-
варительно напряженный железобетон «дивидаг» 65
5—12. Анкеровка клиньями и зажимами 71
5—121. Способ натяжения фирмы Поленски и Цел-
льнер 71
5—122. Способ натяжения фирмы Филипп Гольцман 74
5—123. Крепление проволочных пучков стальной армату-
ры, выпускаемых металлургическим заводом Рейн-
г а у з е н 77
5—124. Способ натяжения фирмы Гельд и Франке 81
5—125. Способ натяжения фирмы Хохтиф 83
5—126. 40-тонная арматура фирмы Грюй и Бильфин-
гер 88
5—13. Петлевая анкеровка 88
5—131. Способ натяжения Баур — Леонгардта 88
5—132. Способ натяжения Кани и Хорват. Предвари-
тельно напряженная деталь из двух сопряженных
или смежных, взаимно подвижных составных эле-
ментов 97
5—14. Анкеровка арматуры за счет использования сил сцепления
и трения 101
5*—Г4>1. Способ натяжения фирмы Бетон и Моньебау 101
5—142. Способ натяжения фирмы Грюн'и Бильфин-
гер 105
304
5—2. Предварительно напряженный железобетон системы Фрейсси-
не, фирмы Вайс— Фрейтаг и Г и йо на 106
5—3. Бельгийские способы натяжения арматуры 112
5—31. Предварительно напряженный железобетон, по М а н ъ-
ел ь— Б л а то н 112
5—32. Способ натяжения Франки —С мет 115
5—4. Швейцарский способ напряжения Б. В. R. V 117
5—5. Предварительно напряженный железобетон в Англии 120
Э—SIL Способ натяжения Ли-МакКолл' 120
5—52. Анкеровка стальных проволок с помощью клиньев 123
5—6. Предварительно напряженный железобетон в Швеции 124
5—7. Развитие предварительно напряженного железобетона с натяже-
нием арматуры на бетон в Италии 126
5—8. Предварительно напряженный железобетон с натяжением армату-
ры на бетон в Советском Союзе 129
5—9. Предварительно напряженный железобетон в Америке 131
6. Влияние сил трения при криволинейной арматуре J38
7. Особые случаи предварительного напряжения арматуры или бетона 140
7—1. Предварительное напряжение конструкций за счет использования
собственного веса 140
7—2. Натяжение арматуры путем ее нагрева 145
7—3. Предварительное напряжение бетона за счет расширяющегося
цемента 146
8. Напряженная арматура 154
8—1. Стали для напряженного армирования 154
8—2. Армирование с применением предварительно .напряженных эле-
ментов 161
8—21. Гибкая предварительно напряженная арматура, по Ш о -
реру (США) 161
8—22. Предварительно напряженный арматурный элемент конст-
рукции Ленка (Германия) 163
8—23. Предварительно напряженный арматурный стержень кон-
струкции Беккера (Голландия) 166
8—24. Гибкая предварительно напряженная арматура, конструк-
ции Шало и Бет ей (Франция) 168
8—3. Арматура из стекла и найлона 171
9. Области применения предварительно напряженного железобетона 176
9—1. Многоэтажное строительство 176
9—2. Мостостроение 193
305
9—21. Мосты из сборных предварительно напряженных железобе-
тонных элементов 194
9—22. Мосты Из монолитного предварительно напряженного же-
лезобетона 200
9—23. Навесная сборка (без подмостей) мостов из предваритель-
но напряженного железобетона 216
9—24. Висячие мосты 229
9—3. Дорожное строительство 230
9—4. Гидротехническое строительство 240
9—5. Предварительно напряженные железобетонные трубы 251
9—6. Железнодорожные шпалы 261
9—7. Сваи 271
Дополнение:
5—126. 40-тонный пучок напряженной арматуры фирмы
Грюн и Бильфингер 275
5—127. Способ натяжения фирмы Загер и Вернер 277
Приложение: Перечень немецких патентов в области предваритель-
но напряженного железобетона, заявленных после 1930 г. 280
Литература 295
Госстройиздат,
Москва, Третьяковский проезд, д. /.
ГАНС МЁЛЛЬ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ
ЖЕЛЕЗОБЕТОН
Редактор Г. Ё. Куйбышева
Техн, редактор П. Г. Гиленсон
Сдацр в набор К>/1—1958 Т. к печ. ^/¥1—1958 г.
Бумага 60 V 92 1/,« я . 19,$5 п. л. Уч. в$д. 20,8
Т-05992 Изд. '№ VI-37‘66. Зак. 88. Тираж. 7000 эКз.
Цена 10 р>. 40 к. Переплет № 5 1 руб.
Типография № 4 Госстройиздата, г. Подольск» Рабочая ул., 17/2