Кіріспе

Құрылыста қолданылатын бетонның түрі

Престресстелген бетон – құрылыс саласында қолданылатын бетонның бір түрі. Ол өндіріс кезінде айқын түрде "алдын ала қысылған" (қысылған) күйінде жасалады, бұл оны қызмет ету кезінде туындайтын созу күштеріне қарсы күшейтеді. Бұл қысылу бетонның ішінде немесе жанында орналасқан жоғары беріктік "тендон" (сымдардың) кернеуі арқылы туындайды және бетонның қызмет көрсету қабілетін жақсарту мақсатында жасалады. Тендон бір сымнан, бірнеше сымдардан немесе жіптерден тұруы мүмкін, олар көбінесе жоғары кернеулі болаттан, көміртек талшығынан немесе арамид талшығынан жасалады. Алғаш рет он тоғызыншы ғасырдың соңында қолданылған.

Жаңадан орнатылған бетон мен тендон беті арасындағы байланыстың (немесе жабысудың) деңгейі алдын ала кернеу процесінде маңызды, себебі ол тендон бекіткіштерін қауіпсіз босату уақытын анықтайды. Бетонның ерте жастағы беріктігі жоғары болса, өндіріс жеделдеп, шығындар азаяды. Осы мақсатта, алдын ала кернеулі тендон әдетте оқшауланған бір сымнан немесе жіптен тұрады, бұл жиналған жіптен жасалған тендонға қарағанда байланыс үшін үлкен беттік ауданды қамтамасыз етеді. Егер қажет болса, тендонды кернеу кезінде қажетті бейсызықтыққа ұстап тұру үшін тендон ұштарының арасында бір немесе бірнеше аралық бұрылыстар орналастырылады. Жинақталған арқанды кернеуде әдетте, әрқайсысы бір тіректік каналдың ішінде орналасқан элементтердің (мысалы, жіптердің немесе сымдардың) жиынтығы қолданылады, бірақ тағандар көбінесе жиналмайды. Мұндай жинақтау арқанды орнату және бетон қою процестерін тиімді етеді, себебі әрбір толық арқанға тек бір жиынтық соңғы бекіткіштер мен бір бетон қою операциясы қажет. Каналдар пластиктен (мысалы, полиэтиленнен) немесе мырышталған болаттан жасалған, берік және коррозияға төзімді материалдардан жасалады және көлденең қимасы дөңгелек немесе тікбұрышты/овал болуы мүмкін.

Өртке төзімділігін арттыру. Жинақталған тендонның жүктемені қайта бөлу қабілетінің болмауы, кез келген жергілікті қызудың жалпы құрылымға тигізетін әсерін шектеуі мүмкін. Нәтижесінде, жинақталған құрылымдар өрт жағдайларына қарсы тұру қабілеті бойынша жинақталмаған құрылымдардан жоғары болуы мүмкін. Жинақталмаған арқанды кернеудің жинақталған жүйелерге қарағанда ұсынып беретін артықшылықтары:

Алдын ала құрастыру мүмкіндігі. Жинақталмаған тендонды соңғы бекіткіштерімен бірге құрылыс алауынан тыс жерде дайын күйінде жасауға болады, бұл құрылыс кезінде оны жылдам орнатуға мүмкіндік береді. Бұл өндіріс процесіне қосымша уақыт қажет болуы мүмкін.

Құрылыс алаңындағы өнімділікті арттыру. Жинақталған құрылымдарда қажет болатын арқанды кернеуден кейінгі бетон қою процесін жою, жинақталмаған арқанды кернеудің құрылыс алаңындағы еңбек өнімділігін арттырады.

Қолданбалар

Престресстелген бетон – екі негізгі құрауышының шамалы кемшіліктері бар, бірақ тиімді үйлесімінен туындаған өте әмбебап құрылыс материалы: толық күшінің оңай қолданылуын қамтамасыз ететін алдын ала керілген жоғары беріктікті болат; және тартылу күштері астында жарылуды азайту үшін алдын ала сығымдалған қазіргі заманғы бетон. Мысалдар: Сиднейдегі World Tower, Лондондағы St George Wharf Tower, Торонтодағы CN Tower, Гонконгтағы Kai Tak Cruise Terminal және Халықаралық сауда орталығы, Дубайдағы Ocean Heights 2, Мельбурндағы Eureka Tower, Мадридтегі Torre Espacio, Сингапурдағы Guoco Tower (Танжонг Пагар орталығы), Хорватиядағы Загреб халықаралық әуежайы және БАӘ-дегі Абу-Дабидегі Capital Gate.

Көпірлер

Бетон көпірлер үшін ең көп қолданылатын құрылыс материалы, ал алдын ала керілген бетон жиі пайдаланылады. 1940 жылдары ауыр жүк көтергіш көпірлерде қолдануға зерттелген кезде, осы типтегі көпірдің дәстүрлі конструкциялардан артықшылығы – оны орнату жылдамырақ, экономикалық тиімді және қызмет ету мерзімі ұзақ, сондай-ақ көпірдің серпілуі аз болды. Осылай салынған алғашқы көпірлердің бірі – 1946 жылы Ұлыбританияда салынған Адам виадугі теміржол көпірі. 1960 жылдары алдын ала керілген бетон Ұлыбританияда темірбетон көпірлерді көптеп ығыстырды, ал қорапша тәрізді арқалықтар басым болды. Шамамен 100 метрлік қысқа көпірлерде алдын ала кернеу көбінесе алдын ала дайындалған керілген арқалықтар немесе тақтайлар түрінде қолданылады. Орташа ұзындығы шамамен 100 метр болатын құрылымдар әдетте алдын ала дайындалған сегменттік, орнында теңдестірілген консольді және кезеңдеп жиналатын конструкцияларды пайдаланады. Ең ұзын көпірлер үшін алдын ала керілген бетоннан жасалған көпір жабындары жиі кабельдік жүйелердің бөлігі болып табылады.

Плотиналар

Бетон бөгеттерде 1930 жылдардың ортасынан бері көтерілу күштерін басу және олардың жалпы тұрақтылығын арттыру үшін алдын ала кернеу қолданылып келеді. Алдын ала кернеу көбінесе бөгетті күрделі жөндеу жұмыстарының бөлігі ретінде, мысалы, құрылымдық нығайту мақсатында немесе бөгеттің биіктігін немесе су төгу құрылысының биіктігін көтеру кезінде қайта жабдықталады. Көбінесе бөгеттің алдын ала кернеуі бөгеттің бетондық құрылымына және/немесе оның астындағы тау жынысына орнатылған кейіннен керілген бекіткіштер түрінде болады. Мұндай бекіткіштер әдетте жоғары тартылу қабілетіне ие болат сымдардан жасалған немесе жеке бұрандалы таяқшалардан тұратын күрделі сымдардан құралады. Сымдар бетонға немесе тасқа олардың ішкі ұшымен бекітіледі және кернеу кезінде созылуға мүмкіндік беретін сыртқы ұшында "жабыспайтын" еркін бөлігі болады. Кернеуленгеннен кейін сымдар айналасындағы бетонға немесе тасқа толық ұзындығында жабыстырылуы мүмкін немесе (көбінесе) ұзақ мерзімді жүктемені бақылау және кернеуді қайтадан түзету мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін еркін бөлігі коррозияға қарсы маймен жабылып, тұрақты қаптамаға ие болады.

Силос пен резервуарлар

Силостар мен резервуарлар сияқты дөңгелек сақтау құрылымдары, сақталатын сұйықтықтар немесе ұсақ көлемді қатты заттардың тудыратын сыртқы қысымға тікелей қарсы тұру үшін алдын ала кернеу күштерін қолдана алады. Бетон қабырғаның ішіне көлденең иілген кабельдер орнатылады, олар құрылымның тік бойымен бір-бірінен белгілі қашықтықта орналасқан шеңберлер қатарын құрайды. Кернеу кезінде бұл кабельдер құрылымға осьтік (сығу) және радиалды (ішке қарайғы) күштерді түсіреді, бұл кейінгі сақтау жүктемелеріне тікелей қарсы келеді. Егер алдын ала кернеудің шамасы жүктемелерден туындайтын созу күштерінен әрқашан артық болса, қабырға бетонында тұрақты қалдық сығу күші пайда болады, ол су өткізбейтін және жарықтардан таза құрылымды сақтауға көмектеседі.

Ядролық және жарылыс

Престресстелген бетон жоғары қысымды қорғау құрылыстары, мысалы, ядролық реакторлардың корпустары мен қорғау ғимараттары, сондай-ақ мұнай-химиялық танктардың жарылысын қорғау қабырғалары үшін сенімді құрылыс материалы ретінде қалыптасқан. Мұндай құрылымдарды екі осьті немесе үш осьті сығудың бастапқы күйіне келтіру үшін престресстеуді пайдалану бетонның жарылуы мен ағып кетуіне қарсы тұруын арттырады, сонымен қатар сынақтан өткен, қосымша және бақыланатын қысымды ұстау жүйесін қамтамасыз етеді. Ядролық реакторлар мен қорғау корпустары реактордың активтік аймағын толығымен қоршау үшін көлденең немесе тік қисық сымдардың жеке жиынтығын қолданады. Сұйытылған табиғи газ (СЖГ) резервуарлары сияқты жарылысты қорғау қабырғалары әдетте, қабырғаны осьтік сығумен қамтамасыз ету үшін тік иілген сымдармен бірге, қорғау үшін көлденең иілген шеңберлі сымдардың қабаттарын пайдаланады.